(57)【要約】【課題】  蒸着材料の加熱に基づく基板への輻射伝熱について、基板を回転させた状態で正確に見積るための温度測定手段を、真空槽内の適所に配置した真空成膜装置を提供する。【解決手段】  真空成膜装置１００は、真空槽と、基板３を保持して回転するように前記真空槽１に配置された基板ホルダ４と、前記基板ホルダ４に対向して前記真空槽１内に配置され、蒸着材料を加熱することにより蒸着粒子を前記基板３に向けて放出する蒸発源２と、前記蒸着材料から輻射される熱線を受けることにより、前記熱線を検知する温度測定手段１０と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
基板を保持して回転するように前記真空槽内に配置された基板ホルダと、
前記基板ホルダに対向して前記真空槽内に配置され、蒸着材料を加熱することにより蒸着粒子を前記基板に向けて放出する蒸発源と、
前記蒸着材料から輻射される熱線を受けることにより、前記熱線を検知する温度測定手段と、
を備えた真空成膜装置。
【請求項２】
前記温度測定手段は、線状の温度センサと、少なくとも前記温度センサの端部を囲む凹状のカバー部材と、
を備え、
前記温度センサの端部と前記カバー部材とが接触する請求項１記載の真空成膜装置。
【請求項３】
前記基板ホルダを保持して回転すると共に、中空領域を有する中空回転体を備え、
前記基板ホルダは開口を有する環状体である一方、前記温度測定手段は、前記中空領域を通って前記開口に向かって前記真空槽内に挿入される請求項１または２記載の真空成膜装置。
【請求項４】
前記温度測定手段は、前記基板ホルダの周囲と前記真空槽の壁部との間の前記真空槽内に挿入される請求項１または２記載の真空成膜装置。
【請求項５】
前記温度測定手段は、前記中空領域を通って前記開口に向かって前記真空槽内に挿入され、前記蒸着材料から輻射される熱線を受けることにより、前記熱線を検知する第１の温度測定手段と、前記基板ホルダの周囲と前記真空槽の壁部との間の前記真空槽内に挿入され、前記蒸着材料から輻射される熱線を受けることにより、前記熱線を検知する第２の温度測定手段と、によって構成され、
前記第１の温度測定手段から出力された信号と前記第２の温度測定手段から出力された信号に基づいて前記基板の温度が演算される請求項３記載の真空成膜装置。
【請求項６】
前記基板ホルダは、その中心から周囲に向かって前記蒸発源側に傾斜した傾斜面を有し、第１の温度測定手段の先端が、前記中心に形成された前記基板ホルダの開口と略同一面上に位置付けられ、かつ前記第２の温度測定手段の先端が、前記開口と並行な前記周囲と略同一面上に位置付けられる請求項５記載の真空成膜装置。
【請求項７】
前記温度測定手段から出力された信号に基づいて前記基板の温度を演算する制御装置を備えた請求項１乃至６の何れかに記載の真空成膜装置。
【請求項８】
前記蒸着粒子を堆積して得られた前記基板の膜が、複数の層に区分された積層構造である場合に、前記制御装置は、前記基板への前記各層の成膜終了後に前記蒸着粒子の前記基板への放出を停止する層間停止時間を、前記信号に基づき設定する請求項７記載の真空成膜装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記層間停止時間の開始直後における前記信号と予め設定された値とを対比する一方、前記対比結果に基づき前記層間停止時間の妥当性が判定される請求項８記載の真空成膜装置。
【請求項１０】
前記層間停止時間が妥当で無ければ、前記制御装置は、前記層間停止時間の開始後における前記信号の経時変化に対応した時定数および整定時間を演算した後、前記時定数および前記整定時間から得られた前記信号の経時変化プロファイルに基づき前記層間停止時間を再設定する請求項９記載の真空成膜装置。
【請求項１１】
前記膜が材質を違えて連続して成膜された第１層および第２層を有しており、前記制御装置は、前記基板への前記第１層の成膜終了の後における前記層間停止時間の経過に先立って、前記層間停止時間に基づいて前記基板への前記第２層の成膜のための蒸着材料を予備加熱するように制御する請求項１０記載の真空成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空成膜装置に関し、特に、回転する基板の温度を演算するための温度測定手段を、真空槽内の適所に配置した真空成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空成膜装置の一形態として、真空成膜装置の真空槽内に、蒸着材料をセットする坩堝と複数の基板（ガラス基板や樹脂基板）を保持するドーム状の基板ホルダとが、適宜の間隔を開けて配置され、電子ビーム加熱や抵抗加熱に基づき蒸着材料を加熱溶融することにより蒸着材料を蒸発させ、これにより、基板にこの蒸着材料から放出した蒸着粒子からなる蒸着膜を形成させる真空蒸着装置やイオンプレーティング装置がある。
【０００３】
そして、こうした真空成膜装置では、蒸着材料の溶融加熱の影響による基板に対する過度の昇温を抑えるため、基板の温度コントロールを適切に実行させることが肝要である。
【０００４】
このため、蒸着材料の熱輻射や基板に蒸着した高温の蒸着被膜の熱伝導によって、基板にもたらされる熱量を確実に見積もって、こうした熱輻射や熱伝導により、例えば樹脂製の基板に対する熱ダメージを未然に防止する技術が開発されている。
【０００５】
例えば、固定のウェハホルダプレートに、蒸着材料を蒸着するための半導体基板の他に、基板温度測定用のダミーの基板を配置して、基板温度測定用のダミーの基板に接続する熱電対によって得られた温度に基づいて上記半導体基板の温度を推定する真空蒸着装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、基板を保持した基板ホルダを回転させつつ、この基板の温度を見積る技術として、基板に近接するように、基板回転用のドーム状の保持手段の背面に温度センサを配置した真空被覆装置もある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３４５１６９４号公報
【特許文献２】特開２０００−３３６４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の装置では、ウェハホルダプレートを固定することを前提とする基板温度の測定技術に関するものであり、この測定技術をそのまま基板ホルダに保持され基板ホルダと共に回転する基板の温度測定に適用しても、ダミーの基板に接続する熱電対が絡まって基板の回転が妨げられてしまう。
【０００８】
また、上記の特許文献２に記載の保持手段の背面にある温度センサでは、蒸着材料から基板に輻射される熱線が、保持手段により遮蔽され正確な輻射熱量を見積れないという不具合がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、蒸着材料の加熱に基づく基板への輻射伝熱について、基板を回転させた状態で正確に見積るための温度測定手段を、真空槽内の適所に配置した真空成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係る真空成膜装置は、真空槽と、基板を保持して回転するように前記真空槽内に配置された基板ホルダと、前記基板ホルダに対向して前記真空槽内に配置され、蒸着材料を加熱することにより蒸着粒子を前記基板に向けて放出する蒸発源と、前記蒸着材料から輻射される熱線を受けることにより、前記熱線を検知する温度測定手段と、を備える。
【００１１】
こうして、前記温度測定手段が、前記蒸発源を直接に臨めるように真空槽内の適所に配置され、これにより、前記温度測定手段に前記蒸着材料から輻射される熱線を当てて、前記熱線が正確に検知される。
【００１２】
ここで、前記基板ホルダを保持して回転する中空領域を有する中空回転体を備え、前記基板ホルダは開口を有する環状体である一方、前記温度測定手段は、前記中空領域を通って前記開口に向かって前記真空槽内に挿入されるように構成しても良い。前記中空回転体の中空領域を上手く流用することにより、前記温度測定手段が、真空槽内の適所に配置されて好適である。
【００１３】
若しくは、前記温度測定手段は、前記基板ホルダの周囲と前記真空槽の壁部との間の前記真空槽内に挿入されるように構成しても良い。前記温度測定手段が、前記基板ホルダの周囲と前記真空槽の壁部との間の前記真空槽内の適所に配置されて好適である。
【００１４】
ここで前記温度測定手段の一例は、線状の温度センサと、少なくとも前記温度センサの端部を囲む凹状のカバー部材と、を備え、前記温度センサの端部と前記カバー部材とが接触するものである。
【００１５】
こうすると、蒸着材料から放出する蒸着粒子が前記カバー部材に付着され、その結果、前記温度センサの先端が、前記蒸着粒子により汚染されることを解消できる。
【００１６】
また、この真空成膜装置には、前記温度測定手段から出力された信号に基づいて前記基板の温度を演算する制御装置を備えている。
【００１７】
前記温度測定手段は、例えば、前記中空領域を通って前記開口に向かって前記真空槽内に挿入され、前記蒸着材料から輻射される熱線を受けることにより、前記熱線を検知する第１の温度測定手段と、前記基板ホルダの周囲と前記真空槽の壁部との間の前記真空槽内に挿入され、前記蒸着材料から輻射される熱線を受けることにより、前記熱線を検知する第２の温度測定手段と、によって構成され、前記第１の温度測定手段から出力された信号と前記第２の温度測定手段から出力された信号に基づいて前記基板の温度が演算されるように構成しても良い。
【００１８】
そして、前記基板ホルダの一例は、その中心から周囲に向かって前記蒸発源側に傾斜した傾斜面を有しており、第１の温度測定手段の先端が、前記中心に形成された前記基板ホルダの開口と略同一面上に位置付けられ、かつ前記第２の温度測定手段の先端が、前記開口と並行な前記周囲と略同一面上に位置付けられるように構成しても良い。
【００１９】
こうした構成により、前記基板ホルダの中心および周囲という２箇所の前記真空槽内の雰囲気温度が得られて、前記基板ホルダの前記傾斜面に配置された複数の基板の温度であっても適正に演算可能になる。
【００２０】
ここで、前記蒸着粒子を堆積して得られた前記基板の膜が、複数の層に区分された積層構造である場合に、前記制御装置は、前記基板への前記各層の成膜終了後に前記蒸着粒子の前記基板への放出を停止する層間停止時間を、前記信号に基づき設定するものであっても良い。
【００２１】
こうすると、前記層間停止時間が、前記信号に基づき適正に設定され、その結果、基板の温度がそのしきい値温度（ＴＫ0）を超えて昇温することが確実に防止され好適である。
【００２２】
また、前記制御装置は、前記層間停止時間の開始直後における前記信号と予め設定された値とを対比する一方、前記対比結果に基づき前記層間停止時間の妥当性が判定されても良い。
【００２３】
そして、前記層間停止時間が妥当で無ければ、前記制御装置は、前記層間停止時間の開始後における前記信号の経時変化に対応した時定数および整定時間を演算した後、前記時定数および前記整定時間から得られた前記信号の経時変化プロファイルに基づき前記層間停止時間を再設定しても良い。
【００２４】
こうして、前記信号の経時変化プロファイルに基づき層間停止時間が適切に再設定されることにより、基板に積層構造の蒸着膜が形成される場合であっても、基板の温度をそのしきい値温度以下（ＴＫ0）に保つことが可能になる。
【００２５】
更に、前記膜が材質を違えて連続して成膜された第１層および第２層を有しており、前記制御装置は、前記基板への前記第１層の成膜終了の後における前記層間停止時間の経過に先立って、前記層間停止時間に基づいて前記基板への前記第２層の成膜のための蒸着材料を予備加熱するように制御しても良い。
【００２６】
これにより、真空成膜装置における蒸着材料の予備加熱時期を適正に予測することができ、ひいては、基板に材質の違えた複数の層からなる蒸着膜を連続的に形成する場合であっても、真空成膜装置の蒸着材料の無駄や成膜タクトの遅延が解消される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、蒸着材料の加熱に基づく基板への輻射伝熱について、基板を回転させた状態で正確に見積るための温度測定手段を、真空槽内の適所に配置した真空成膜装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して発明を実施するための実施の形態について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態に係る真空成膜装置の構成を示した断面図である。
【００３０】
また、図２は、図１に示した真空成膜装置のうちの基板ホルダを保持する中空回転体の周辺構成を拡大して図示した断面図である。
【００３１】
最初に、図１及び図２を参照して真空成膜装置の構成について概説する。
【００３２】
図１に示すように、真空成膜装置１００は導電性の真空槽１を有している。真空槽１の内部空間１ｅの下部には、蒸着材料蒸発用の一対（２個）の蒸発源２が配設されている。また、真空槽１の内部空間１ｅの上部には、この蒸発源２に対向して複数の基板３を保持して回転するドーム状の基板ホルダ４が配設されている。
【００３３】
蒸発源２は各々、蒸着材料（図示せず）をセットする凹状の蒸着材料溜めを形成した坩堝２ａと、坩堝２ａの蒸着材料溜めにセットされた蒸着材料を電子エネルギーによって蒸発させるため、この蒸着材料溜めに向けて高速の電子ビームを放出する電子銃２ｂと、蒸着材料から放出した蒸着粒子の基板３への被覆を制御するように、適宜の駆動装置（図示せず）により蒸着材料溜めの開口を開閉するシャッタ部材２ｃと、によって構成されている。
【００３４】
このシャッタ部材２ｃは、後ほど述べるように、高温の蒸着材料から基板３に伝達される熱輻射による熱量を制御する手段としての役割も果たす。
【００３５】
なお、シャッタ部材２ｃの開閉動作により、これらの蒸発源２の各々から同時に蒸着材料を基板３に放出しても良く、蒸発源２の各々に設置されたシャッタ部材２ｃの開閉を、互いに適宜の時間間隔毎に切り替えて、蒸着粒子を基板３に向けて放出しても良い。更に、これらの蒸発源２の各々の坩堝２ａに同じ蒸着材料をセットしても良く、材質を違えた蒸着材料をセットしても良い。
【００３６】
要するに、蒸発源２の構成およびその動作に依存して、基板３には適宜の積層構造や合金構造の蒸着膜が形成され得る。
【００３７】
基板ホルダ４は、中空回転体６（後ほど説明）に保持され、この中空回転体６と共に回転駆動装置２７（図２参照；後ほど説明）に駆動され回転するように構成されている。基板３の回転動作により、基板３に均一な厚みの蒸着膜が形成される。
【００３８】
また、基板ホルダ４は、図２に示すように、複数の基板３を背面に保持した状態でこの基板３に蒸着粒子を付着させるように、基板３の一部を蒸発源２に対して露出させるような蒸着穴５を有するドーム状の導電性の第１のプレート板７と、この第１のプレート板７の背面側に、環状の導電性のスペーサ３１によって所定の間隔を隔ててボルト３２で第１のプレート板７に連結された、第１のプレート板７と同形の導電性の第２のプレート板８と、によって構成されている。
【００３９】
そしてこの真空成膜装置１００を、例えばイオンプレーティング装置として使用する際には、真空槽１の内部空間１ｅに所定の放電ガスが導かれると共に、電力供給源（図示せず）から第１および第２のプレート板７、８に所定の電力が供給され、これにより、接地状態の真空槽１と第１および第２のプレート板の間で放電現象が発生して、第１のプレート７の前面近傍にこの放電によるプラズマ領域が適切に形成される。
【００４０】
また、第１および第２のプレート板７、８は共に、その中心に開口７ａ、８ａが形成された環状体であり、基板３に形成された蒸着膜の厚みを監視するための光モニタ９（後ほど説明）と基板３の温度を見積って監視するための第１の温度測定手段１０（後ほど説明）とが、中空回転体６の中空領域を通って開口７ａ、８ａに向かって真空槽１の内部空間１ｅに延び、その結果、光モニタ９および第１の温度測定手段１０の先端が、蒸発源２（蒸着材料）を直接に臨めるように配置されている。
【００４１】
更に、基板３の温度を見積もって監視する第２の温度測定手段１１は、図１に示すように、基板ホルダ４の周囲（第１および第２のプレート板７、８の縁）と真空槽１の壁部１ａとの間の内部空間１ｅに挿入され、同様に、第２の温度測定手段１１の先端が、蒸発源２（蒸着材料）を直接に臨めるように配置されている。
【００４２】
制御装置１２は、第１および第２の温度測定手段１０、１１から出力された信号を受け取って、この信号に基づいて蒸発源２（蒸着材料）から基板３に伝達される熱輻射による熱量を適正に制御するように、蒸発源２の出力やシャッタ部材２ｃの開閉を制御している。即ち、基板３に対して基板３のしきい値温度（後ほど説明）を超えるような熱輻射が蒸発源２から伝達されるような状況にあれば、制御装置１２は、電子銃２ｂによる蒸着材料に対する電子エネルギーの低減やシャッタ部材２ｃによる蒸着材料を溜めた坩堝２ａの開口遮断により、蒸発源２（蒸着材料）から基板３に伝達される熱輻射の熱供給量を抑制するように真空成膜装置１００を制御する。
【００４３】
次に、図２を参照して中空回転体６およびその周辺構造を詳しく説明する。
【００４４】
図２に示すように、基板ホルダ４の背面には、回転可能な導電性の中空回転体６が基板ホルダ４を保持するように配置されている。そして、中空回転体６は、真空槽１の壁部１ａに形成した開口１ｂに対して気密的かつ回転可能に貫通して、その内部空間１ｅから真空槽１の外部（大気）に延出するように配設されている。こうして、中空回転体６の側壁部で囲まれた中空領域が、その軸方向の下方において真空槽１の内部空間１ｅと連通する。なお、中空回転体６の軸方向の上方は、蓋（後ほど説明）により塞がれている。
【００４５】
また、中空回転体６のうちの壁部１ａから大気側の先端に至る部分の軸方向の途中には、回転駆動装置２７が中空回転体６を回転駆動可能にして配設されている。
【００４６】
この回転駆動装置２７は、例えば中空回転体６に対し回転駆動力を発生するモータであり、この回転駆動装置２７の駆動部と中空回転体６の外周面に設置された環状のプーリ２２とが、ベルト２１により連結され、このベルト２１を介して回転駆動装置２７の回転力が中空回転体６に伝達される。
【００４７】
中空回転体６の周辺構造は主として、中空回転体６の外周を覆う略円筒状のハウジング部材２８と、中空回転体６およびハウジング部材２８の軸方向の上端に当接する鍔部を有して中空回転体６の中空領域に挿入される円筒状の内蓋２９と、この内蓋２９の鍔部に密着すると共に、中空回転体６の軸方向上方の開口を塞ぐように配置される円盤状の外蓋３０と、ハウジング部材２８の側壁内面に固定され、中空回転体６を回転自在に支持する２つの環状の上部および下部軸受２５、２６と、によって構成されている。
【００４８】
なお、ハウジング部材２８は、その下端部が真空槽１の壁部１ａの開口１ｂに嵌挿され、図示されない固定具によって壁部１ａに固定されている。また、内蓋２９の鍔部と外蓋３０との接触面における外蓋３０の表面には、環状の溝（図示せず）が形成され、ここにＯリング（図示せず）を配置して適宜の固定手段（図示せず）により両者が固定され、これによりこの接触部分が気密に真空シールされている。
【００４９】
また、中空回転体６の内周面と内蓋２９の筒部の外周面との間に環状にオイルシール２３が配置され、中空回転体６の外周面とハウジング部材２８の内周面との間に環状にオイルシール２４が配置され、これにより中空回転体６と内蓋２９の筒部との間および中空回転体６とハウジング部材２８との間が気密に真空シールされている。
【００５０】
また、光モニタ９および第１の温度測定手段１０が、気密的に外蓋３０を貫通し中空領域の軸方向に延びて、各々の先端が、第１および第２のプレート板７、８の開口７ａ、８ａ内に位置するように配設されている。これにより、これらの先端が蒸発源２（蒸着材料）に臨んでいる。
【００５１】
光モニタ９は、既存の真空成膜装置１００に標準的に装備されるものであり、モニタ用硝子板９ａを約６０枚セット可能な装置である。光モニタ９は例えば、モニタ硝子板９ａに形成された蒸着膜に対して投光部（図示せず）から光を照射して、この蒸着膜により反射した反射光を受光部（図示せず）にて受光して、この反射光の強度に基づきモニタ用硝子板９ａに形成された蒸着膜の厚みを測定可能な装置である。
【００５２】
そして、モニタ用硝子板９ａに形成された蒸着膜の厚みを適宜の方法で換算することにより、基板３に形成された蒸着膜の厚みが測定され得る。
【００５３】
なお、基板３に形成された蒸着膜が複数の単一層からなる積層構造であれば、基板３に単一層を形成させる度に同時に、この単一層が堆積されたモニタ用硝子板９ａを新規の硝子板に取り替え、これにより、蒸着膜を構成する各単一層の全ての厚みが測定できる。
【００５４】
次に、第１の温度測定手段１０の構成について、図３を参照して説明する。なお、図１に示した第２の温度測定手段１１の構成は、第１の温度測定手段１０の構成と同じため、第２の温度測定手段１１の構成の説明は省略する。
【００５５】
図３は、第１の温度測定手段の先端部分の構成を示した断面図である。
【００５６】
第１の温度測定手段１０は、中空回転体６の中空領域の軸方向に延びるように装着されるものであり、図３から理解されるとおり、蒸着材料から輻射される熱線を検知する線状の熱電対１０ｃ（温度センサ）と、この熱電対１０ｃの外周を覆ってその変形を防止する保護用の筒状のステンレス管１０ｂと、ステンレス管１０ｂの先端に上端部が接続され、ステンレス管１０ｂの内部を下方に延びる熱電対１０ｃの先端に当接させかつ少なくとも熱電対１０ｃの軸方向端部を覆うように熱電対１０ｃを収容する空間を形成した、凹状の銅製のカバー部材１０ａと、によって構成されている。
【００５７】
そして、ステンレス管１０ｂの外周面とカバー部材１０ａの内面の各々には、例えば、ねじが切ってあり、ステンレス管１０ｂがカバー部材１０ａの内方にねじ込まれることによって、このステンレス管１０ｂと共に軸方向に動く熱電対１０ｃの先端が、カバー部材１０ａの底面（内面）に接触したか否かを確実に確認できる。
【００５８】
また、カバー部材１０ａの底面と熱電対１０ｃの先端とが面接触するように両者がテーパ状に処理されており、これにより、蒸着材料から輻射される熱線がカバー部材１０ａに当たることにより、蒸着材料の加熱に基づく熱輻射が、伝熱特性に優れた銅製のカバー部材１０ａを介して正確に熱電対１０ｃに伝わる。
【００５９】
また、カバー部材１０ａが熱電対１０ｃの少なくとも先端を覆っているため、蒸発源２の蒸着材料から放出された蒸着粒子はカバー部材１０ａに付着し、その結果、熱電対１０ｃが蒸着粒子により汚染されなくなる。即ち、カバー部材１０ａは、蒸着粒子の熱電対１０への付着を回避させる防着部材として機能して、カバー部材１０ａによって熱電対１０ｃの先端を清潔な状態に保つことができ好適である。
【００６０】
このような真空成膜装置１００によれば、複数の基板３を配置した基板ホルダ４を回転する中空回転体６における光モニタ９の配置用中空領域を上手く流用して、蒸発源２（蒸着材料）を直接に臨めるように第１の温度測定手段１０を、真空槽１の内部空間１ｅの適所に配置可能であり、これにより、蒸着材料から輻射される熱線を第１の温度測定手段１０で正確に検知でき、ひいては制御装置１２が、この第１の温度測定手段１０から出力された信号に基づき基板３の各々の温度を適切に演算できる。
【００６１】
また、第１の温度測定手段１０の他、蒸発源２（蒸着材料）を直接に臨めるように第２の温度測定手段１１を、真空槽１の内部空間１ｅの適所に配置し、同様に、制御装置１２が、第１の温度測定手段１０から出力された信号と第２の温度測定手段１１から出力された信号に基づき基板３の各々の温度を適切に演算できる。
【００６２】
例えば、第１のプレート板７（基板ホルダ４）が、第１のプレート板７の中心からその周囲に向かって下方に、即ち蒸発源２の側に、傾斜した傾斜面（例えばドーム状に湾曲した面）を有する形態の場合に、第１の温度測定手段１０の先端が、第１のプレート板７の中心に形成された開口７ａと略同一面上（第１の水平面上）に位置付けられ、第２の温度測定手段１１の先端が、開口７ａと並行な、第１のプレート板７の周囲と略同一面上（第２の水平面上）に位置付けられると、第１および第２の温度測定手段１０、１１から出力された信号から、第１および第２の温度測定手段１０、１１の先端と略同一水平面上にある、第１のプレート板７の中心近傍および周囲近傍という２箇所の内部空間１ｅの雰囲気温度が得られて、下方に傾斜した傾斜面を有する第１のプレート板７の全面に配置された複数の基板３の温度であっても適正に演算可能になる。
【００６３】
更には、第１および第２の温度測定手段１０、１１の先端に防着部材としてのカバー部材１０ａが配置され、これにより、蒸発源２（蒸着材料）から放出される蒸着粒子による熱電対１０ｃの付着汚染を未然に防ぐことができる。
【００６４】
次に、図１に示した第１または第２の温度測定手段１０、１１（以下、熱電対という。）から出力された信号（以下、熱電対の温度という。）を使用して、基板３に積層構造の蒸着膜が形成される際に、制御装置１２により制御される真空成膜装置１００の成膜動作の一例を述べる。
【００６５】
真空成膜装置１００の成膜動作の説明に先立って、熱電対の温度と基板３の温度との間の相関を取るための要素試験の結果を述べる。なお、この要素試験の結果は、予め制御装置１２の記憶装置（図示せず）に記憶される。
【００６６】
図４は、要素試験の結果の一例を示した図であり、横軸に時間をとり、縦軸に基板の温度（図４（ａ））と熱電対の温度（図４（ｂ））をとって描いた図である。
【００６７】
図４によれば、熱電対により測定された熱電対温度カーブおよびそれに対応する基板温度カーブ（ある特定の基板）の経時変化が示されている。
【００６８】
ここで、図４（ａ）に示した基板温度カーブには、基板３の形状や材質に基づいて予め特定されたしきい値温度（ＴＫ0）が制御装置１２の記憶装置に記憶される。
【００６９】
また、基板温度カーブ（図４（ａ））のしきい値温度（ＴＫ0）に対応する熱電対温度カーブ（図４（ｂ））のしきい値温度（ＴＮ0）も、要素試験に基づいて予め測定され、制御装置１２の記憶装置に記憶されている。このため、制御装置１２は、熱電対の温度を逐次モニタすることにより、基板３の温度をそのしきい値温度（ＴＫ0）を超えて昇温しないように適切に制御できる。
【００７０】
次に、制御装置１２による基板３の温度制御に使用する層間停止時間の意味合いを、図４を参照して説明する。
【００７１】
ここで層間停止時間とは、複数の単一層に区分された積層構造の蒸着膜について、所定の単一層の成膜終了後に基板３への蒸着粒子の放出を停止する時間のことをいう。
【００７２】
図４（ａ）に示すように、基板３に積層構造の蒸着膜を構成する単一層の蒸着が開始すると、基板３の温度は、蒸着材料の加熱に基づく熱輻射に起因して限界初期温度（ＴＫs）からしきい値温度（ＴＫ0）にまで昇温する。そして、この単一層の基板３への成膜が終了すると同時に、蒸着材料から基板３に伝わる熱輻射が例えばシャッタ部材２ｃにより遮られて、これにより、基板３の温度は時間の経過に伴って下がる。
【００７３】
勿論、蒸発源２の出力を低減させることにより、蒸着材料から基板３にもたらされる熱輻射を抑制しても良い。
【００７４】
また熱電対の温度も同様に図４（ｂ）に示すように、蒸着材料の加熱に基づく熱輻射に起因して限界初期温度（ＴＮs）からしきい値温度（ＴＮ0）にまで昇温する。そして、この単一層の基板３への成膜が終了と同時に、蒸着材料から基板３に伝わる熱輻射が例えばシャッタ部材２ｃにより遮られて、これにより、熱電対の温度も時間の経過に伴って下がる。
【００７５】
図４から理解されるとおり、仮に基板３を上記の限界初期温度（ＴＫs）より高めにした状態で基板３への次層の蒸着を開始すると、しきい値温度（ＴＫ0）を超えて基板３が昇温しかねない。このため、制御装置１２は、上記の限界初期温度（ＴＫs）に安全率αを乗じた適正な初期温度（αＴＫs）を予め算出して、単一層の蒸着終了時点から基板３の適正な初期温度（αＴＫs）にまで基板３の温度が下がる時間を、この適正な初期温度（αＴＫs）に相当する熱電対の適正な初期温度（αＴＮs）および熱電対の温度カーブに基づいて換算することにより、層間停止時間βｔｉｎとして設定している。
【００７６】
即ち、制御装置１２は、層間停止時間βｔｉｎを熱電対の温度に基づき適正に設定したうえで、基板３への単一層の成膜毎に、少なくとも層間停止時間βｔｉｎの間、基板３への蒸着粒子に基づく成膜動作を中断（例えば、シャッタ部材２ｃによる熱輻射伝達遮断）するように真空成膜装置１００を制御して、これにより、基板３の温度がそのしきい値温度（ＴＫ0）を超えて昇温することを確実に防止している。
【００７７】
次に、層間停止時間βｔｉｎの単一層毎の設定変更動作例について図５を参照して説明する。層間停止時間βｔｉｎは、基板３に積層した単一層の数や基板３の周囲温度に依存して時々刻々と変化するものであり、基板３への単一層の成膜毎にこの層間停止時間βｔｉｎを正しく把握する必要がある。
【００７８】
図５は、基板に形成された蒸着膜におけるｎ番目の単一層（以下、ｎ次層という。）とその次の（ｎ＋１）番目の単一層（以下、（ｎ＋１）次層という。）における層間停止時間の設定変更動作例を示したフローチャートである。
【００７９】
基板３へのｎ次層の成膜が終了すると（ステップＳ５０１）、当初の層間停止時間βｔｉｎの開始直後に、制御装置１２は、熱電対の温度Ｔと熱電対のしきい値温度（ＴＮ0）とを対比して、熱電対の温度Ｔが熱電対のしきい値温度（ＴＮ0）以下であるか否かを判定する（ステップＳ５０２）。
【００８０】
ここで、熱電対の温度Ｔが、熱電対のしきい値温度（ＴＮ0）以下と判定された場合（ステップＳ５０２においてＹＥＳ）、即ち、基板３の温度がそのしきい値温度（ＴＫ0）を超えてなく、当初の層間停止時間βｔｉｎが妥当であると判定された場合には、制御装置１２は、ｎ次層の成膜終了から当初の層間停止時間βｔｉｎの経過の後（ステップＳ５０３）、基板３への（ｎ＋１）次層の成膜を実行させる（ステップＳ５０８）。
【００８１】
一方、熱電対の温度Ｔが、熱電対のしきい値温度（ＴＮ0）を超えていると判定された場合（ステップＳ５０２においてＮｏ）、即ち、基板３の温度がそのしきい値温度（ＴＫ0）を超え、当初の層間停止時間βｔｉｎが妥当で無いと判定された場合には、制御装置１２は、層間停止時間を再設定するための次のステップに進むように制御する。
【００８２】
まず、熱電対の温度Ｔの経時変化に相当する熱電対温度カーブのうちの初期の熱電対温度降下カーブＬに基づきその経時変化に対応した時定数および整定時間ｔ0（熱電対温度降下カーブが経時的に一定になる時間）が、制御装置１２により演算され（ステップＳ５０４）、これにより、熱電対温度カーブの全体の経時変化プロファイルが、ｎ次層の成膜終了後、速やかに予測される。
【００８３】
続いて、制御装置１２は、こうして得られた熱電対温度カーブの経時変化プロファイルに基づいて、熱電対の限界初期温度（ＴＮs）に安全率αを乗じた適正な初期温度（αＴＮs）までの時間βｔ0を、新たな層間停止時間として再設定する（ステップＳ５０５）。
【００８４】
その後、制御装置１２は、基板３へのｎ次層の成膜終了時点からこの層間停止時間βｔ0が経過したら（ステップＳ５０６）、熱電対の温度Ｔと熱電対の適正な初期温度（αＴＮs）とを対比して、熱電対の温度Ｔが熱電対の適正な初期温度（αＴＮs）以下であるか否かを判定する（ステップＳ５０７）。
【００８５】
ここで、層間停止時間βｔ0の経過後の熱電対の温度Ｔが、熱電対の適正な初期温度（αＴＮs）以下と判定された場合（ステップＳ５０７においてＹＥＳ）、即ち、基板３の温度を充分に下げた状態にあって、新たに設定された層間停止時間βｔ0が妥当であると判定された場合には、制御装置１２は、基板３への（ｎ＋１）次層の成膜を実行させる（ステップＳ５０８）。
【００８６】
一方、層間停止時間βｔ0の経過後の熱電対の温度Ｔが、熱電対の適正な初期温度（αＴＮs）を超えていると判定された場合（ステップＳ５０７においてＮｏ）、即ち、新たに設定された層間停止時間βｔ0が妥当で無いと判定された場合には、制御装置１２は、例えば、初期の熱電対温度降下カーブＬの条件を見直して、ステップＳ５０４〜ステップＳ５０７に示した処理を再実行させる。
【００８７】
こうして、熱電対の温度Ｔの経時変化プロファイルに基づき層間停止時間βｔｉｎ、βｔ0が適正に設定されることにより、基板３に積層構造の蒸着膜が形成される場合であっても、基板３の温度をそのしきい値温度以下（ＴＫ0）に保つことが可能になる。
【００８８】
また、制御装置１２は、基板３への単一層の成膜終了直後（層間停止時間の開始直後）に、熱電対の温度Ｔをその熱電対のしきい値温度（ＴＮ0）と対比して、その対比結果によって当初の層間停止時間βｔｉｎの妥当性が判定され得る。そして、仮に当初の層間停止時間βｔｉｎが妥当で無ければ、基板３への単一層の成膜終了後速やかに（層間停止時間の開始後速やかに）、この当初の層間停止時間βｔｉｎに替わる適正な層間停止時間βｔ0を初期の熱電対温度降下カーブＬに基づき演算でき、このような層間停止時間βｔ0の迅速な演算動作によって、真空成膜装置１００は、基板３に材質の違えた複数の単一層からなる蒸着膜を連続的に成膜する際には、蒸着材料の予備加熱動作の適正化を図ることが可能になるという効果を奏する。
【００８９】
以下、こうした蒸着材料の予備加熱動作の適正化という効果を、図１に示した真空成膜装置１００における一対の蒸発源２の各々に材質を違えた蒸着材料をセットした例を用いて説明する。
【００９０】
図１に示した一対の蒸発源２の各々に、材質を違えた蒸着材料をセットしたうえで、制御装置１２により、電子銃２ｂによる加熱動作およびシャッタ部材２ｃによる開閉動作の切り替えに連動して、基板３には材質の異なる蒸着粒子が交互に付着するように制御される。
【００９１】
ここで制御装置１２は、一方の蒸発源２による基板３への成膜動作の終了（一方の蒸発源２の加熱終了）の後に、他方の蒸発源２による基板３への成膜開始（他方の蒸発源２の加熱開始）を実行するように制御すると共に、通常、一方の蒸発源２の加熱終了に伴う層間停止時間の経過に先立って、他方の蒸発源２の蒸着材料を電子銃２ｂにより予め一定温度に予備加熱するようにも制御している。
【００９２】
そして、仮に他方の蒸発源２の蒸着材料の予備加熱時期が早すぎると、蒸着材料の無駄になって望ましくない。また、仮に蒸着材料の予備加熱時期が遅すぎると、層間停止時間の経過到来時に速やかに蒸着粒子を放出できなく、真空成膜装置１００の成膜タクトを遅らせて望ましくない。
【００９３】
本実施の形態１による真空成膜装置１００によれば、層間停止時間の経過時期の到来に先立って、適正な層間停止時間βｔ0（当初の層間停止時間βｔｉｎが妥当でない場合）が、初期の熱電対温度降下カーブＬに基づき迅速かつ正確に推定され、これにより、真空成膜装置１００における蒸着材料の予備加熱時期が適正に予測可能になって、ひいては、基板３に材質の違えた複数の単一層からなる蒸着膜を連続的に形成する場合であっても、真空成膜装置１００の蒸着材料の無駄や成膜タクトの遅延が未然に防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明によれば、真空槽内に配置され回転する基板の温度が正確に演算でき、例えば基板に蒸着膜を形成させる真空成膜装置の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施の形態に係る真空成膜装置の構成を示した断面図である。
【図２】図１に示した真空成膜装置のうちの基板ホルダを保持する中空回転体の周辺構成を拡大して示した断面図である。
【図３】第１の温度測定手段の先端部分の構成を図示した断面図である。
【図４】要素試験の結果の一例を示した図であり、横軸に時間をとり、縦軸に基板温度（図４（ａ））と熱電対温度（図４（ｂ））をとって描いた図である。
【図５】基板に形成された蒸着膜におけるｎ番目の単一層とその次の（ｎ＋１）番目の単一層における層間停止時間の設定変更動作例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００９６】
１          真空槽
１ａ        真空槽の壁部
１ｅ        真空槽の内部空間
２          蒸発源
２ａ        坩堝
２ｂ        電子銃
２ｃ        シャッタ部材
３          基板
４          基板ホルダ
５          蒸着穴
６          中空回転体
７          第１のプレート板
７ａ        第１のプレート板の開口
８          第２のプレート板
８ａ        第２のプレート板の開口
９          光モニタ
９ａ        モニタ用硝子板
１０        第１の温度測定手段
１０ａ      カバー部材
１０ｂ      ステンレス管
１０ｃ      熱電対
１１        第２の温度測定手段
１２        制御装置
２１        ベルト
２２        プーリ
２３、２４  オイルシール
２５        上部軸受
２６        下部軸受
２７        回転駆動装置
２８        ハウジング部材
２９        内蓋
３０        外蓋
３１        スペーサ
３２        ボルト
１００      真空成膜装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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