JP4496803B2

JP4496803B2 - 真空装置

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Publication number: JP4496803B2
Application number: JP2004052099A
Authority: JP
Inventors: 孔明後藤; 仁士關
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2024-02-26
Also published as: JP2005240115A

Description

本発明は、薄膜の成膜やエッチング等に使用される真空装置に関する。

薄膜を利用した電子部品あるいは光学部品等の電極の成膜方法として真空蒸着法やスパッタリング法、またエッチング方法として反応性イオンエッチング法等が使用され、これらは真空装置内で行なわれる。一般的な真空装置は、特許文献１に示すように、前記部品用の基板を保持するための基板ホルダや蒸着源等が配置される真空チャンバ、真空チャンバ内を真空状態にするための真空用ポンプ、真空チャンバ内の真空度を測定する圧力センサ等で構成される。なお真空用ポンプとしては、真空チャンバ内を大気雰囲気から低真空にするための低真空用ポンプと、低真空から高真空にするための主ポンプの２つが必要である。

また前記装置のうち、基板ホルダ、低真空用ポンプと主ポンプおよび圧力センサは、真空チャンバに機器接続用の貫通孔を介してとりつけられる。このうち低真空用ポンプや主ポンプは、真空チャンバと各ポンプの接続部に設けられたバルブを開閉することにより、真空チャンバの排気を行なっている。このバルブと類似の構造を持つピストンを使用したエアシリンダが特許文献２に示されている。特許文献２に示されているピストンには、ピストンロッドと呼ばれる直線運動を行う軸が取り付けられ、シリンダに設けられた貫通孔を通じて外部から可動させることができる。このピストンロッドが挿通されているエアシリンダの貫通孔内壁にはＯリングが設けられている。このＯリングにより、エアシリンダ内部の真空度が保たれ、ピストンロッドを可動しやすくすることができる。

また真空チャンバ内で直線運動を可能にする別の方法として、特許文献３に示すようなベローズを用いた方法がある。特許文献３に示されている真空装置ではベローズを可動電極の下部に取り付け、ベローズを伸縮させることにより所望の位置まで可動電極を移動させ、プラズマ処理を行なうことができる。
特開平１１−１０１７０３号公報特開平７−２３５５７９号公報特開平５−１４４７８５号公報

一般的な真空装置においては、特許文献１のように２つの真空用ポンプが必要である。この装置では、真空チャンバ内を低真空用ポンプにより低真空状態にした後、主ポンプにより高真空状態にするが、主ポンプ動作時には低真空用ポンプや低真空用圧力センサ等を接続している真空チャンバの貫通孔からの真空漏れが発生し、真空チャンバ内の高真空が保たれなかったり、主ポンプに負担がかかるという問題が発生する。

また特許文献２に示されている構造において、真空用ポンプと真空チャンバを接続している部分の開閉弁としてピストンを使用し、開閉弁を移動させる可動軸としてピストンロッドを使用すれば、真空用ポンプのバルブとして用いることができる。このとき真空チャンバ内の真空度は可動軸が挿通された貫通孔内壁に設けたＯリングにより保たれているが、バルブを開閉するたびに可動軸が摺動するためＯリングに摩耗や変形が発生する。そのＯリングの劣化した部分から真空チャンバ内に大気が流入し真空漏れが発生する。また可動軸の摺動性をよくするためにＯリングにグリースなどの潤滑材を塗布するが、真空排気時や成膜時にその潤滑材からガスが発生し、真空排気時間が長くなったり、形成する膜中に不要な物質が混入し膜の特性を劣化させる可能性がある。

また特許文献３に示されているベローズを使用した構造では、摩耗等により真空漏れが発生する可能性は小さい。しかしベローズは収縮が可能なため、その表面積が大きくなっており、表面にもガス粒子が付着している。このため真空排気時間が長くなったり、機構が複雑なためコストが高くなるという問題がある。

以上のように従来構造の真空装置では真空排気時に低真空用機器接続部分と、可動部の貫通孔内のＯリング劣化部分より真空漏れや真空チャンバ内の汚染が発生していた。そこで本発明では、直線運動を伝達するような可動部を備える真空装置において、真空装置用機器接続部分および可動部での真空漏れと貫通孔の潤滑材からの汚染を防止し、真空の信頼性を向上した真空装置を提供することを目的とした。

上記の課題を解決するために本発明の真空装置は、真空チャンバと、真空排気用ポンプと、圧力センサと、真空チャンバの壁に設けられた第１の貫通孔に挿通された直線運動の伝達を行なうための可動軸と、前記可動軸に取付けられたふた材と、前記可動軸を環状に取囲む前記第１の貫通孔内壁に取付けられた第１の封止材と、前記ふた材の前記第１の貫通孔側の面に前記第１の貫通孔を環状に取囲むように第２の封止材を備えたことを特徴としている。

本発明の構造は、真空チャンバ内部に挿通された可動軸の一部にふた材を設け、このふた材とふた材に設けた前記第１の封止材により可動軸が挿通されている貫通孔を塞ぐものである。この構造により貫通孔内壁に設けた前記第１の封止材が摩耗、変形することにより真空チャンバの真空漏れが発生したとしても、ふた材に設けた前記第２の封止材により真空漏れを防ぐことができる。また可動軸を摺動しやすくするために貫通孔内壁に設けた前記第１の封止材に潤滑材を塗布することがあるが、この潤滑材の蒸発等による真空チャンバ内の汚染も防ぐことができる。

また本発明の真空装置においては、真空チャンバと、真空排気用ポンプと、圧力センサと、真空チャンバの壁に設けられた第１の貫通孔に挿通された直線運動の伝達を行なうための可動軸と、前記可動軸に取付けられたふた材と、前記可動軸を環状に取囲む前記第１の貫通孔内壁に取付けられた第１の封止材と、前記真空チャンバの壁に前記第１の貫通孔を環状に取り囲むように第２の封止材を備えたことを特徴としている。本構造においても、真空チャンバ内の真空漏れと潤滑材による汚染を防ぐことができる。

また本発明の真空装置においては、前記真空チャンバの壁に第２の貫通孔を備え、前記第２の貫通孔を前記第２の封止材と前記第１の貫通孔との間に配置したことを特徴としている。本構造においては、可動軸を挿通している第１の貫通孔以外に第２の貫通孔を設けているが、その第２の貫通孔に前記真空装置に必要な真空用機器を接続することができる。またふた材とふた材の第２の封止材により、真空用機器接続部からと第１の封止材の摩耗、変形部分からの真空漏れをふせぐことができる。さらに第１の封止材に塗布した潤滑材による真空チャンバ内の汚染も防ぐことができる。

また本発明の真空装置においては、前記第２の貫通孔に前記真空排気用ポンプを接続したことを特徴としている。本構造においては、第２の貫通孔に真空排気用ポンプを接続しているが、この場合でも真空排気時の真空漏れや第１の封止材の潤滑材による汚染を防ぐことができる。

また本発明の真空装置においては、前記第２の貫通孔に前記真空排気用ポンプと前記圧力センサを接続したことを特徴としている。本構造においては、第２の貫通孔に真空排気用ポンプや圧力センサ等の真空用機器を接続しているが、この場合でも真空排気時の真空漏れや第１の封止材の潤滑材による汚染を防ぐことができる。

また本発明の真空装置においては、前記真空チャンバが略平行な壁を備え、前記壁の一方に前記第１の貫通孔を、他方に第３の貫通孔を備え、前記ふた材の前記第３の貫通孔側の面に前記第３の貫通孔を環状に取囲むように第３の封止材を備えたことを特徴としている。本構造においては、可動軸を挿通している第１の貫通孔とは対向する真空チャンバの壁に第３の貫通孔を設けている。この第３の貫通孔に真空機器等を接続でき、その真空機器を使用する際はふた材と第２の封止材により第１の貫通孔を塞ぐことができる。これにより真空排気時の真空漏れや第１の封止材の潤滑材による汚染を防ぐことができる。

また本発明の真空装置においては、前記第３の貫通孔に前記真空排気用ポンプを接続したことを特徴としている。本構造においては、第３の貫通孔に真空排気用ポンプを接続しているが、この場合でも真空排気時の真空漏れや第１の封止材の潤滑材による汚染を防ぐことができる。

また本発明の真空装置においては、前記第３の貫通孔に前記真空排気用ポンプと前記圧力センサを接続したことを特徴としている。本構造においては、第３の貫通孔に真空排気用ポンプや圧力センサ等の真空用機器を接続しているが、この場合でも真空排気時の真空漏れや第１の封止材の潤滑材による汚染を防ぐことができる。

また本発明の真空装置においては、前記可動軸の前記真空チャンバ内部側の先端部に、基板を取付けられる基板ホルダを備えたことを特徴としている。一般的な蒸着装置において、基板ホルダは真空チャンバに設けた貫通孔に挿通された可動軸の先端に取り付けられている。真空チャンバの真空漏れの防止と可動軸の摺動をよくするために、貫通孔内壁には封止材が設けられている。しかし可動軸の摺動により封止材が摩耗、変形するため真空漏れが発生する。この真空漏れを防止するため、可動軸の一部にふた材を設け、そのふた材の貫通孔側の面に封止材を設けることにより真空チャンバの真空漏れを防止することができる。また貫通孔内の第１の封止材の潤滑材による真空チャンバ内の汚染も防ぐことができる。

以上のように本発明における真空装置は、真空チャンバと、真空排気用ポンプと、圧力センサと、真空チャンバの壁に設けられた第１の貫通孔に挿通された直線運動の伝達を行なうための可動軸と、前記可動軸に取付けられたふた材と、前記可動軸を環状に取囲む前記第１の貫通孔内壁に取付けられた第１の封止材と、前記ふた材の前記第１の貫通孔側の面に前記第１の貫通孔を環状に取囲むように第２の封止材を備えたことを特徴としているので、直線運動を伝達するような可動部での真空漏れを防止し、真空チャンバ内の真空の信頼性を向上することができる。また可動軸の封止部分の潤滑材による真空チャンバ内の汚染による電極特性の劣化や、エッチング中の電極に不要な物質が付着することによるエッチング不良が発生することがなくなる。

以下において図を参照しつつ本発明の実施例について説明する。図１は本発明の第１の実施例における真空蒸着装置の概略断面図である。図１における真空蒸着装置は、真空排気用のポンプ等が接続されている排気ブロック２８と成膜を行なう成膜ブロック２９とで構成されている。

排気ブロック２８は略平行な壁を備えており、その一方の壁には排気ブロック２８における第１の貫通孔６が設けられ、その貫通孔６には可動軸１４が挿通されている。可動軸１４の真空チャンバ１内部側の先端にはふた材１０が設けられている。また貫通孔６を設けた壁には第２の貫通孔１２、１３が設けられ、それぞれに接続用管１６を介した第１の真空排気用ポンプである低真空用ポンプ２と第１の圧力センサである低真空用圧力センサ４が接続されている。また第１および第２の貫通孔と相対する真空チャンバ１の壁には、第３の貫通孔８、９が設けられ、それぞれに第２の真空排気用ポンプである主ポンプ３と第２の圧力センサである高真空用圧力センサ５が接続されている。また排気ブロック２８における第１の封止材であるＯリング７は、貫通孔６の内壁に設けられている。また第２の封止材であるＯリング１７は、ふた材１０の貫通孔６側の面に、貫通孔６、１２、１３を取囲むように設けられている。さらに第３の封止材であるＯリング１１は、第３の貫通孔８、９を取囲むように真空チャンバ１の壁に設けられている。なお本実施例においては、低真空用ポンプ２として油回転ポンプ、主ポンプ３としてクライオポンプを使用し、ふた材１０と可動軸１４で構成されるバルブ１５、可動軸１４はステンレス合金製である。

成膜ブロック２９の上部には成膜を行なう基板１８が取付けられた基板ホルダ３０が配置され、その基板ホルダ３０の下部には蒸着源２４と電子ビーム照射装置２５が配置されている。基板ホルダ３０は真空チャンバ１の上部に設けられた可動軸１９の先端に取付けられている。その可動軸１９にはふた材２２も取り付けられ、成膜ブロック２９における第１の貫通孔２０に挿通されている。貫通孔２０の内壁には成膜ブロック２９における第１の封止材であるＯリング２１、ふた材２２の真空チャンバ１側の面には第２の封止材であるＯリング２３が設けられている。なお真空チャンバ１、基板ホルダ１７、可動軸１９およびふた材２２等の機器はステンレス合金製である。

本発明の真空蒸着装置を用いた蒸着方法について簡単に述べる。まず基板ホルダ３０に電極を成膜する基板１８を取付ける。その後低真空用ポンプ２で数Ｐａ程度の圧力になるまで排気する。そして主ポンプ３で排気が可能な所望の圧力になったことを低真空用圧力センサ４で確認する。次に主ポンプ３で１×１０^-3Ｐａ以下になるまで排気する。前記圧力になったことを高真空用圧力センサ５で確認した後、電子ビーム照射装置２５から電子ビーム２６を蒸着源２４内の金属に照射し、蒸発した金属原子２７が基板１８に付着し電極を形成する。

図２は本発明の第２の実施例における真空装置の排気ブロックの概略断面図である。図２（ａ）では第２の貫通孔に４８、４９に第１の真空排気用ポンプである低真空用ポンプ４１と第１の圧力センサ４７を接続している。また第１の貫通孔４３に挿通した可動軸５０の先端に設けたふた材４５を真空チャンバ４０の内壁から離して貫通孔４８、４９を開け、低真空用ポンプ４１により真空チャンバ４０内を排気している状態を示している。低真空用ポンプ４１により所定の圧力になったことを圧力センサ４７で確認した後、可動軸５０を真空チャンバ４０の外側へ引き出し、ふた材４５とふた材４５に備えた第２の封止材であるＯリング４６を真空チャンバ４０の内壁に接触させ、貫通孔４３、４８、４９を塞ぐ。この状態の真空チャンバ４０の概略断面図を図２（ｂ）に示す。真空チャンバ４０内は、図示しない主ポンプにより高真空排気されているが、貫通孔４３、４８、４９は第２の封止材であるＯリング４６により塞がれている。この構造により第１の封止材であるＯリング４４が摩耗、変形していても真空チャンバ４０内への真空漏れを防ぐことができる。またＯリング４４の潤滑材による真空チャンバ４０内の汚染も防ぐことができる。なおＯリング４６は真空チャンバ４０の内壁と接触させるために、ふた材４５の壁面よりも貫通孔４３側へ少し突出して配置されている。このためＯリング４６と真空チャンバ４０の内壁が接触したとき、ふた材４５と真空チャンバ４０の内壁の間にＯリング４６によって仕切られた空間が発生する。また貫通孔４８、４９部分にも空間が存在する。これらの空間は低真空用ポンプ４１によってしか排気されていないため、低真空用ポンプ４１を停止した後、図示しない主ポンプにより真空チャンバ４０内を高真空排気しているときは真空チャンバ４０内部の方がこれらの空間よりも圧力が低くなる。このとき真空チャンバ４０壁面やＯリング４４からの放出ガスや、Ｏリング４４からの真空漏れにより圧力差がさらに大きくなると、ふた材４５が真空チャンバ４０内部側へ引きこまれる可能性がある。ふた材４５が真空チャンバ４０内部へ引きこまれると、Ｏリング４６により仕切られた空間から真空チャンバ４０内へガス粒子が流入することにより、真空チャンバ４０内の圧力が上昇することにより主ポンプに負担が生じたり、形成する膜へ不要な物質が混入することにより膜の特性が劣化する問題が発生する。この問題に対し本実施例の構造では、高真空時に生じる空間の圧力を圧力センサ４７で常時測定できるため、真空チャンバ４０内と空間部分の圧力差が大きくなったとき、低真空用ポンプ４１で排気することによりこの問題を防ぐことができた。

図３（ａ）は、本発明の第２の実施例において第２の封止材の配置を変更した構造の概略断面図である。第２の貫通孔に低真空用ポンプ６１ａと圧力センサ６２ａを接続し、第１および第２の貫通孔を取囲むように真空チャンバ６０ａの壁に設けた第２の封止材であるＯリング６４ａにより、真空チャンバ６０ａ内の真空漏れとＯリング６３ａの潤滑材による汚染を防ぐことができた。図３（ｂ）と図３（ｃ）は本発明の第２の実施例において、第１の圧力センサを除いた構造の概略断面図である。この構造においても低真空用ポンプ６１ｂ、６１ｃを常時排気運転することによりＯリング６４ｂあるいは６４ｃで封止した部分の圧力上昇を抑えることができ、真空チャンバ６０ｂ、６０ｃ内の真空の信頼性を向上することができる。なお図２および図３に示す低真空用ポンプ６１の代わりに主ポンプを接続し、ふた材および可動軸をメインバルブとした構造で使用しても構わない。

図４は、本発明の第３の実施例における真空装置の排気ブロックの概略断面図である。図４（ａ）は低真空排気時、図４（ｂ）は高真空排気時を示したものである。本実施例では第２の真空排気用ポンプとして主ポンプ７１を使用し、その主ポンプ７１と第２の圧力センサ７８を第３の貫通孔７９、８０に接続している。図示しない低真空用ポンプにより真空チャンバ７０内を真空排気するときは第１の貫通孔７３に挿通した可動軸８１を移動し、真空チャンバ７０の壁に貫通孔７９、８０を取囲むように備えた第３の封止材であるＯリング７７にふた材７５を接触させることにより主ポンプ７１と圧力センサ７８を封止する。次に主ポンプ７１により排気可能な圧力になったとき、図４（ｂ）のように可動軸８１を移動させることによりふた材７５をＯリング７７から離して主ポンプ７１を開放する。このときふた材７５に備えた第２の封止材であるＯリング７６が第１の貫通孔７３側の真空チャンバ７０の内壁と接触するまで可動軸８１を移動させる。これにより真空チャンバ７０内を主ポンプ７１により高真空排気しているときは、貫通孔７３からの真空漏れや第１の封止材であるＯリング７４の潤滑材による真空チャンバ７０内の汚染を防ぐことができる。

図５は、本発明の第３の実施例において第２および第３の封止材であるＯリングの配置を変更した構造を示す概略断面図である。図５（ａ）は、第２および第３の封止材であるＯリング９２ａと９３ａの両方を真空チャンバの壁に備えた構造である。また図５（ｂ）は、第２および第３の封止材であるＯリング９２ｂと９３ｂの両方をふた材９１ｂに備えた構造である。図５（ｃ）は、第２の封止材であるＯリング９２ｃを真空チャンバの壁に、第３の封止材であるＯリング９３ｃをふた材９１ａに備えた構造である。これらの構造にすることで、高真空排気時の真空漏れや第１の封止材であるＯリング９０ａ、９０ｂ、９０ｃの潤滑材による真空チャンバ内の汚染を防ぐことができる。また図５（ｄ）から図５（ｇ）は第３の貫通孔に圧力センサを接続していない構造である。真空装置の大きさや機器接続の都合等により圧力センサを主ポンプ９４ｄ〜９４ｇの近くに配置できない場合でも、ふた材９１ｄ〜９１ｇと可動軸により主ポンプ９４ｄ〜９４ｇのメインバルブとして使用することができる。この構造においても、高真空排気時の真空漏れと第１の封止材であるＯリング９０ｄ、９０ｅ、９０ｆ、９０ｇの潤滑材による真空チャンバ内の汚染を防ぐことができる。なお本実施例においては、主ポンプを第３の貫通孔に接続したが、主ポンプの代わりに低真空用ポンプを接続した構造でも構わない。

図６は、本発明の第１の実施例における真空装置の排気ブロックの概略断面図である。本構造では、第２の貫通孔に低真空用ポンプと第１の圧力センサ、第３の貫通孔に主ポンプと第２の圧力センサを接続している。図６（ａ）は低真空排気時、図６（ｂ）は高真空排気時を示したものである。真空チャンバ１内を低真空用ポンプ２により排気しているときは、主ポンプ３と高真空時に使用する第２の圧力センサ５がふた材１０とふた材の第３の貫通孔８、９側の面に設けた第３の封止材であるＯリング１１により封止されている。これにより真空チャンバ１内を低真空排気しているときに、主ポンプ３への大気流入による負担を防ぐことができる。次に真空チャンバ１内が主ポンプ３により排気が可能な圧力になったことを低真空時に使用する第１の圧力センサ４で確認する。所定の圧力になったことを確認した後、第１の貫通孔６に挿通した可動軸１４を真空チャンバ１の外側へ移動させてふた材１０とＯリング１１を真空チャンバ１の貫通孔８、９側の壁から離して主ポンプ３を開放する。このときふた材１０にＯリング１７が接触するように可動軸１４を移動する。これにより、真空チャンバ１内を主ポンプ３で高真空排気しているときには、貫通孔６、１２、１３はＯリング１７とふた材１０により封止されるため、真空チャンバ１内への真空漏れやＯリング７の潤滑材による汚染を防ぐことができる。なおＯリング１７はふた材１０と接触させるために、真空チャンバ１の壁面よりもその内部側へ少し突出して配置されている。このためＯリング１７とふた材１０が接触した場合、ふた材１０と真空チャンバ１の内壁の間にＯリング１７によって仕切られた空間が発生する。また貫通孔１２、１３部分にも空間が存在する。これらの空間は低真空用ポンプ２によってしか排気されていない。このため低真空用ポンプを停止した後、主ポンプにより真空チャンバ１内を高真空排気しているときは、真空チャンバ１内部の圧力がこれらの空間の圧力よりも低くなる。真空チャンバ１壁面やＯリング７からの放出ガスや、Ｏリング７からの真空漏れにより圧力差がさらに大きくなると、その圧力差によりふた材１０が真空チャンバ１内部側へ引きこまれる可能性がある。ふた材１０が真空チャンバ１内部へ引きこまれると、低真空側空間からガス粒子が流入し、真空チャンバ１内の圧力が上昇することにより主ポンプ３に負担が生じたり、形成する膜へ不要な物質が混入することにより電極特性が劣化する可能性がある。この問題に対し本実施例の構造を用いることにより、高真空時に生じる空間の圧力を第１の圧力センサ４で常時測定できるため、真空チャンバ１内と空間部分の圧力差が大きくなったとき、低真空用ポンプ２で排気することによりこの問題を防ぐことができた。

本発明の第１の実施例において、第２および第３の封止材の配置場所を変更した構造を示す概略断面図を図７（ａ）から図７（ｃ）に示す。図７（ａ）は、第２および第３の封止材であるＯリング１０２ａと１０３ａをともに真空チャンバの壁に配置した構造である。また図７（ｂ）は、Ｏリング１０２ｂと１０３ｂをともにふた材１０１ｂに配置した構造である。図７（ｃ）は、Ｏリング１０２ｃはふた材１０１ｃに、Ｏリング１０３ｃは真空チャンバの壁に配置した構造である。すべての構造において、真空チャンバの真空漏れと第１の封止材であるＯリング１００ａ〜１００ｃの潤滑材による汚染を防ぐことができる。また主ポンプ１０４ａ〜１０４ｃにより高真空排気しているときの真空チャンバ内で圧力差により生じる真空漏れの問題へも対応することができる。

本発明の第１の実施例において、第２および第３の封止材の配置場所を変更し、第２の圧力センサを第２の貫通孔以外の部分に取り付けた構造の概略断面図を図７（ｄ）から図７（ｇ）に示す。真空装置の大きさや機器取り付け箇所の都合等により、主ポンプ１０４ｄ〜１０４ｇの近くに第２の圧力センサを配置できない場合でも、ふた材１０１ｄ〜１０１ｇ、第２の封止材１０２ｄ〜１０２ｇおよび第３の封止材１０３ｄ〜１０３ｇを用いた本発明の構造により、真空チャンバ内の真空漏れと汚染を防ぎ、高真空排気時の真空の信頼性を向上することができる。なお第３の実施例における構造では、第２の貫通孔に低真空用ポンプ、第３の貫通孔に主ポンプを接続しているが、第２の貫通孔に主ポンプ、第３の貫通孔に低真空用ポンプを接続しても本実施例と同様な効果を得ることができる。

図８は、本発明の第１の実施例における真空装置の成膜ブロックにおける基板ホルダ部分の概略断面図である。図８（ａ）は基板１８の取付け、取外し時に基板ホルダ３０が下がっている状態、図８（ｂ）は真空排気時および蒸着時に基板ホルダ３０が上がっている状態である。図８（ａ）のように真空チャンバ１の上部には、成膜ブロックにおける第１の貫通孔２０に挿通された可動軸１９により保持された基板ホルダ３０が配置されている。基板ホルダ３０への基板１８の取付けおよび取外しの際には、作業をしやすくするためと基板１８を破損する可能性を少なくするために基板ホルダ３０を下げる。また真空排気時や蒸着時は図８（ｂ）のように、所望の成膜条件にするために基板ホルダ３０を上げている。このように基板ホルダ３０は成膜を行なうごとに上下させる必要があるため、真空チャンバ１内の真空を保ち、可動軸１９を可動しやすくするために備えられた成膜ブロックにおける第１の封止材であるＯリング２１に摩耗あるいは変形が生じる。そのため真空排気時や蒸着時に真空漏れが発生する可能性がある。そこで本実施例においては、可動軸１９の真空チャンバ１の内部側にふた材２２を設け、このふた材２２とふた材２２に備えられた第２の封止材であるＯリング２３により真空排気時や蒸着時に可動軸１９が挿通されている第１の貫通孔２０を塞いでいる。Ｏリング２１の摩耗や変形による真空漏れが発生したとしても、Ｏリング２３によって真空チャンバ１内の高真空は保たれるため、成膜する電極への影響や真空漏れのときに起こる主ポンプへの負担も発生しない。またＯリング２１の潤滑材による真空チャンバ１内の汚染を防ぐことができる。なお図８（ｃ）は成膜ブロックにおける第２の封止材であるＯリング２３ｃを真空チャンバ１の壁に配置した構造であるが、この構造においても真空漏れとＯリング２１の潤滑材による汚染を防ぐことができる。

図９は、本発明の第４の実施例における真空装置の排気ブロックにおいて可動軸にベローズを使用した構造の概略断面図である。真空装置内に外部から直線運動を伝達するときにベローズが使用されることがある。ベローズを用いた構造では、真空チャンバ１１０との接続部分が完全にふさがれるため真空漏れが発生する可能性が小さい。しかしその表面積が大きいため、表面に付着したガス粒子等の影響で真空排気時間が長くなるという問題があった。そこで本実施例では、主ポンプ１１２により真空チャンバ１１０内を高真空排気しているときは、ふた材１１４と真空チャンバ１１０の壁で仕切られた空間にベローズ１１７を収納する構造とした。本構造によりベローズ１１７に付着したガス粒子等により高真空排気時間が長くなるという問題を防ぐことができる。また、ふた材１１４と真空チャンバ１１０の壁に仕切られた低真空用ポンプ１１１側の空間は低真空用ポンプ１１１によってしか排気されていないため、主ポンプ１１２側との間に圧力差が生じる。真空チャンバ１１０壁面や、ベローズ１１７表面からの放出ガスによりさらに圧力差が大きくなると、ふた材１１４が真空チャンバ１１０内部側へ引きこまれる可能性がある。ふた材１１４が真空チャンバ１１０内部側へ引きこまれると、ベローズ１１７を収納した空間の圧力により、真空チャンバ１１０内部全体の圧力が上昇し真空排気時間が長くなる。本実施例の構造ではベローズ１１７を収納した空間の圧力を圧力センサ１１８で常時測定できるため、ベローズ１１７を収納した空間の圧力が上昇した場合、低真空用ポンプ１１１でその空間内を排気することにより主ポンプ１１２により排気している空間との圧力差を小さくすることができる。これによりベローズ１１７の付着ガスによるベローズ１１７の収納空間での圧力上昇により生じる真空チャンバ１１０内の圧力上昇を防ぐとことができる。以上のように本発明の構造をベローズを使用した真空装置に用いることにより、真空排気時間が長くなるという問題を解決することができた。

なお図１は本発明を用いた真空蒸着装置の実施例の概略断面図であるが、各機器の配置場所はこれに限るものでなく、またすべての構造を含む必要はない。本実施例においては蒸着装置について示しているが、スパッタリング装置、反応性イオンエッチング装置等の基板や真空機器を使用する真空装置であれば同様な効果を得ることができる。また使用する真空用ポンプの種類や、装置の材料についても前記に示した機器および材料に限るものではない。

本発明の第１の実施例における真空蒸着装置の概略断面図である。本発明の第２の実施例における真空蒸着装置の排気ブロックの概略断面図である。本発明の第２の実施例における真空蒸着装置の排気ブロックの構造変更例を示す概略断面図である。本発明の第３の実施例における真空蒸着装置の排気ブロックの概略断面図である。本発明の第３の実施例における真空蒸着装置の排気ブロックの構造変更例を示す概略断面図である。本発明の第１の実施例における真空蒸着装置の排気ブロックの概略断面図である。本発明の第１の実施例における真空蒸着装置の排気ブロックの構造変更例を示す概略断面図である。本発明の第１の実施例における真空蒸着装置の基板ホルダ部分の概略断面図である。本発明の第４の実施例における真空蒸着装置の排気ブロックの概略断面図である。

符号の説明

１、４０、６０、７０、１１０真空チャンバ
２、４１、６１、１１１低真空用ポンプ
３、７１、９４、１０４、１１２主ポンプ
４、４７、６２、１１８第１の圧力センサ
５、７８、１０５第２の圧力センサ
３０基板ホルダ
６、２０、４３、７３第１の貫通孔
１２、１３、４８、４９第２の貫通孔
８、９、７９、８０第３の貫通孔
７、２１、４４、６３、７４、９０、１００第１の封止材
１７、２３、４６、６４、７６、９２、１０２、１１６第２の封止材
１１、７７、９３、１０３、１１５第３の封止材
１０、２２、４５、７５、９１、１０１、１１４ふた材
１４、１９、５０、８１、１１３可動軸
１８基板
２４蒸着源
２５電子ビーム照射装置
２６電子ビーム
２７金属原子
２８排気ブロック
２９成膜ブロック
１１７ベローズ

Claims

真空チャンバと、真空排気用ポンプと、圧力センサと、真空チャンバの壁に設けられた第１の貫通孔に挿通された直線運動の伝達を行なうための可動軸と、前記可動軸に取付けられたふた材と、前記可動軸を環状に取囲む前記第１の貫通孔内壁に取付けられた第１の封止材と、前記ふた材の前記第１の貫通孔側の面に前記第１の貫通孔を環状に取囲むように第２の封止材を備えたことを特徴とする真空装置。
真空チャンバと、真空排気用ポンプと、圧力センサと、真空チャンバの壁に設けられた第１の貫通孔に挿通された直線運動の伝達を行なうための可動軸と、前記可動軸に取付けられたふた材と、前記可動軸を環状に取囲む前記第１の貫通孔内壁に取付けられた第１の封止材と、前記真空チャンバの壁に前記第１の貫通孔を環状に取り囲むように第２の封止材を備えたことを特徴とする真空装置。
前記真空チャンバの壁に第２の貫通孔を備え、前記第２の貫通孔を前記第２の封止材と前記第１の貫通孔との間に配置したことを特徴とする請求項１および請求項２記載の真空
装置。
前記第２の貫通孔に前記真空排気用ポンプを接続したことを特徴とする請求項３記載の真空装置。
前記第２の貫通孔に前記真空排気用ポンプと前記圧力センサを接続したことを特徴とする請求項３記載の真空装置。
前記真空チャンバが略平行な壁を備え、前記壁の一方に前記第１の貫通孔を、他方に第３の貫通孔を備え、前記ふた材の前記第３の貫通孔側の面に前記第３の貫通孔を環状に取囲むように第３の封止材を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項５記載の真空装置。
前記真空チャンバが略平行な壁を備え、前記壁の一方に前記第１の貫通孔を、他方に第３の貫通孔を備え、前記真空チャンバの壁に前記第３の貫通孔を環状に取囲むように第３の封止材を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項５記載の真空装置。
前記第３の貫通孔に前記真空排気用ポンプを接続したことを特徴とする請求項６および請求項７記載の真空装置。
前記第３の貫通孔に前記真空排気用ポンプと前記圧力センサを接続したことを特徴とする請求項６および請求項７記載の真空装置。
前記可動軸の前記真空チャンバ内部側の先端部に、基板を取付けられる基板ホルダを備えたことを特徴とする請求項１および請求項２記載の真空装置。