溅射装置和溅射装置的维护方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有多个靶材和阴极、且用于在长条膜基材的表面形成薄膜的溅射装置以及这样的溅射装置的维护方法。
【背景技术】
[0002]广泛使用溅射法作为在长条膜基材的表面形成薄膜的方法。在长条膜基材的溅射装置中，成膜辊和靶材隔着规定间隔地相对。在低压氩气等溅射气体中，将卷绕有长条膜基材的成膜辊作为阳极电位，将靶材作为阴极电位。在成膜辊和靶材之间施加电压，从而在成膜辊和靶材之间产生溅射气体的等离子体。等离子体中的溅射气体离子与靶材碰撞并敲击出靶材的构成物质。被敲击出的靶材的构成物质在长条膜基材的表面堆积而形成薄膜。
[0003]对于长条膜基材而言，不可能在整个长条膜基材上一次形成溅射膜。因此，将从供给卷陆续放出的长条膜基材在成膜辊(筒形辊)上卷绕不到一周，再使成膜辊旋转以使长条膜基材连续行进。然后，在长条膜基材的、与靶材相对的部分上进行成膜。成膜完成的长条膜基材被卷绕在收纳卷上。
[0004]通常，靶材被螺钉固定地支承于阴极。靶材和阴极是相同电位。靶材和阴极成为一组(一套)，因此，表示为靶材/阴极。在更换靶材时，将螺钉拆下、将靶材与阴极分开。随着薄膜的形成，靶材不断消耗。如果靶材消耗了规定量，则必须更换新的靶材。另外，在阴极上附着有靶材的构成物质等污染物质。当阴极的污染变得很严重时，会发生异常放电，或者有杂质混合在薄膜中。因此，在污染变得严重以前，必须对阴极进行清扫。在对阴极进行清扫时，也希望将靶材和阴极分开。
[0005]在是小型的溅射装置的情况下，利用人力就能够容易地更换靶材。另外，也容易对阴极进行清扫。但是，对于目前的长条膜基材的溅射装置而言，长条膜基材的宽度是1.6m左右，因此，靶材/阴极的重量也达到数百kg。靶材、阴极无论如何也无法由人力来处理，所以在更换靶材时，必须使用吊车、起重机。
[0006]靶材与成膜辊隔开狭窄的间隔地相对。因此，在靶材与成膜辊相对的位置上，难以将螺钉拆下来、对靶材进行更换。在以往所进行的维护方法中，首先，将靶材/阴极载置在维护用台车上后从真空槽取出来。接着，在维护用台车上将旧的靶材的固定螺钉拆下来并拆下旧的靶材，然后对阴极的污染进行清扫。接着，用螺钉将新的靶材固定。之后，利用维护用台车使靶材/阴极返回到真空槽内的规定位置并进行固定。
[0007]在上述以往所进行的维护方法中，不但作业效率差，而且将大且重的靶材/阴极转移到维护用台车上是很危险的。特别是在以包围成膜辊的方式设置有多个靶材/阴极的溅射装置中，如果挨个进行拔出靶材/阴极、拆下旧的靶材、清扫阴极、安装新的靶材以及使靶材/阴极返回的作业，那么维护将会非常耗时，从而导致溅射装置的工作效率大幅下降。
[0008]针对上述问题，已经进行了各种各样的努力。例如，在专利文献1(日本特开平10-36967)和专利文献2(日本特开2002-60936)中，将真空槽的壁部的一部分设为可开闭的可开壁，并且将靶材/阴极固定于可开壁。当使可开壁与成膜辊的中心轴平行地移动时，靶材/阴极在被固定于可开壁的状态下从真空槽取出。于是，更换靶材并清扫阴极的污染。之后，使可开壁移动到原来的位置，从而使靶材/阴极返回到真空槽内的规定位置(包围成膜辊的位置)。采用该维护方法，无需将靶材/阴极转移到维护用台车，因此，靶材/阴极的取出作业和返回原来位置的作业的效率良好。另外，作业的危险性也小。
[0009]或者在专利文献3(日本特开2006-322055)中，将真空槽的壁部的一部分设计为可开闭的可开壁，并且借助铰链将靶材/阴极固定于可开壁。当使可开壁与成膜辊的中心轴平行地移动时，靶材/阴极在被固定于可开壁的状态下从真空槽取出。接着，利用铰链将靶材/阴极打开到相对于可开壁呈直角的方向，从而使作业区域变大。于是，更换靶材并清扫阴极的污染。之后，使靶材/阴极返回到原来的角度后，使可开壁移动到原来的位置，从而使靶材/阴极返回到真空槽内的规定位置(包围成膜辊的位置)。采用该维护方法，无需向维护用台车进行转移，并且作业区域变大，因此，能够两人以上同时实施多个靶材的更换、阴极的清扫。
[0010]专利文献I:(日本)特开平10-36967号公报[0011 ] 专利文献2:(日本)特开2002-60936号公报
[0012]专利文献3:(日本)特开2006-322055号公报
【发明内容】
[0013]发明要解决的问题
[0014]在专利文献I和专利文献2的维护方法中，无需向维护用台车进行转移。另外，能够一并将所有的靶材/阴极拔出并且使其返回。因此，利用以往所进行的维护方法，效率良好。另外，没有向维护用台车转移时的危险。但是，所拔出的靶材/阴极是围着成膜辊配置的状态。因此，作业者必须踩着梯子进入到有成膜辊所存在的空间来进行靶材的更换和阴极的清扫。两人以上的作业者难以进入成膜辊所存在的空间，因此，两人以上的作业者难以同时进行作业。因此，利用以往所进行的方法虽然效率良好，但是难以大幅度缩短作业时间。另夕卜，踩梯子的作业有危险。
[0015]在专利文献I和专利文献2的维护方法中，所拔出的靶材/阴极是包围着成膜辊来配置的，根据靶材情况的不同，靶材朝向侧面或者朝下。在靶材朝向侧面或者朝下的情况下，如果拆下将靶材固定于阴极的螺钉，那么靶材掉落，非常危险。因此在拆下螺钉前，需要安装靶材的防掉落夹具等的准备作业。这使得维护作业的效率降低。
[0016]在专利文献3的维护方法中，当将靶材/阴极打开到相对于可开壁呈直角的方向时，作业区域变大。因为作业区域变大，所以能够两个人以上同时实施多个靶材的更换、阴极的清扫。因此，与专利文献I和专利文献2的方法相比，效率更高，能够缩短维护作业时间。但是，即使将靶材/阴极打开到直角方向，处于高处的靶材/阴极的高度也未改变，所以必须踩着梯子进行作业。踩梯子的作业有危险。
[0017]另外，在专利文献3的方法中，即使使用铰链将靶材/阴极打开到相对于可开壁呈直角的方向，但是靶材与阴极相对的上下朝向也未改变。也就是说，打开之前的靶材是朝向侧面(下方)时，则打开之后的靶材的方向依然是朝向侧面(下方)。在该状态下，如果拆下将靶材固定于阴极的螺钉，那么靶材掉落，非常危险。因此在拆下螺钉前，需要安装靶材的防掉落夹具等的准备作业。因此，靶材的更换效率与专利文献I和专利文献2的方法相比几乎未变。
[0018]本发明的目的在于:在靶材/阴极的维护(靶材更换、阴极清扫)过程中，除了能够一并将所有的靶材/阴极取出并且使其返回以外，(I)能够两个人以上同时实施维护作业；
(2)无需高处(梯子)作业；(3)即使拆下螺钉，所有的靶材也不掉落，能够以朝上的状态更换靶材。两个人以上同时作业的目的是为了缩短作业时间。没有梯子作业的目的是为了防范危险和缩短作业时间。所有的靶材以朝上的状态更换靶材的目的是为了防范危险和缩短作业时间。利用本发明，能够缩短维护时间，在提高昂贵的溅射装置的工作效率且降低成本的同时能够增加产量。
[0019]用于解决问题的方案
[0020](I)本发明的溅射装置具有以下构件。真空槽。配置于真空槽内的成膜辊。与成膜辊相对的靶材。用于支承靶材的阴极。用于支承靶材和阴极的阴极台车。设置于阴极台车的、用于将靶材和阴极支承成靶材和阴极能够以靶材的长度方向为旋转轴线进行旋转的阴极旋转机构。设置于阴极台车的、用于以使阴极旋转机构的高度能够改变的方式支承阴极旋转机构的阴极滑动机构。用于支承并引导阴极台车而使阴极台车能够移动的引导部件。引导部件的代表是轨道或者槽。
[0021](2)在本发明的溅射装置中，阴极旋转机构具有角度传感器。
[0022](3)在本发明的溅射装置中，阴极滑动机构具有距离传感器。
[0023](4)本发明的、溅射装置的维护方法包含以下工序。
[0024](a)使阴极台车移动而将支承于阴极台车的靶材和阴极取出到真空槽外的工序。
[0025](b)使阴极旋转机构工作而以使靶材朝上的方式使靶材和阴极旋转的工序。
[0026](c)使阴极滑动机构工作而使高处的靶材和阴极向低处移动的工序。
[0027](d)将靶材从阴极拆下来、并将新的靶材安装于阴极的工序。
[0028](e)使阴极滑动机构工作而使新的靶材和阴极移动并返回到原来的高度的工序。
[0029](f)使阴极旋转机构工作而使新的靶材和阴极旋转并沿着原来的方向返回的工序。
[0030](g)使阴极台车向反方向移动而使支承于阴极台车的新的靶材和阴极返回到真空槽内的工序。
[0031]发明的效果
[0032]利用本发明的溅射装置和溅射装置的维护方法，能够获得以下效果。
[0033](I)因为将所有靶材/阴极支承于阴极台车，所以通过使阴极台车移动，就能够一并将所有的靶材/阴极取出并且使其返回。
[0034](2)通过使阴极台车移动而将支承于阴极台车的靶材和阴极取出到真空槽外，再使阴极滑动机构工作而使高处的靶材和阴极向低处移动，从而使得靶材和阴极以较大面积展开，从而能够使两个人以上同时进行维护作业。
[0035](3)通过使阴极滑动机构工作而使高处的靶材和阴极向低处移动，能够消除踩梯子作业(能够在地面上进行作业)。
[0036](4)通过使阴极旋转机构工作而以使靶材朝上的方式使靶材和阴极旋转，能够以所有的靶材朝上的状态更换靶材。
[0037](5)通过综合上述的作业效果而使维护时间缩短，从而在提高昂贵的溅射装置的工作效率且降低成本的同时，能够增加产量。
【附图说明】
[0038]图1是本发明的溅射装置的主视图和侧视图(非维护时)。
[0039]图2是本发明的溅射装置的主视图和侧视图(维护时)。
[0040]图3是本发明的溅射装置的靶材/阴极的维护机构的主视图和侧视图(靶材/阴极旋转时)。
[0041]图4是本发明的溅射装置的靶材/阴极的维护机构的主视图和侧视图(靶材/阴极移动时)。
【具体实施方式】
[0042]图1是本发明的溅射装置10的一例的、执行溅射时(非维护时)的主视图和侧视图。在本发明的溅射装置10中，真空槽11内配置有供给卷12、导辊13、成膜辊14、导辊13以及收纳卷15。长条膜基材16从供给卷12陆续放出，被导辊13引导并在成膜辊14上卷绕不到一周，然后再被导辊13引导并卷绕成收纳卷15而进行收纳。靶材17利用螺钉固定支承于阴极18。靶材17和阴极18是相同电位。靶材17/阴极18有多根(在图1中是五根)，靶材17/阴极18设置在包围成膜辊14的位置，各靶材17隔开规定间隔地与成膜辊1