(57)【要約】【課題】  蒸着時の基板温度をある程度の高温で制御することを可能とし、さらに蒸着終了後迅速に基板を冷却して取り出すことを可能とする真空蒸着方法及び真空蒸着装置を提供する。【解決手段】  基板ホルダは通液可能な中空部を有しており、蒸着中は、所定温度の熱媒体を基板ホルダの中空部に通液し、蒸着終了後は、所定温度より低い温度の冷却媒体を基板ホルダの中空部に通液し基板を冷却する。【選択図】        図１
2006322016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内に、基板ホルダに保持される基板と蒸発源にセットされる蒸発材とを備え、前記蒸発源を用いて前記基板の表面に前記蒸発材の薄膜を形成する真空蒸着方法において、
前記基板ホルダは通液可能な中空部を有するものであって、
前記薄膜を形成する工程中は、所定温度の熱媒体を前記基板ホルダの前記中空部に通液し、
前記薄膜を形成する工程の終了後は、前記所定温度より低い温度の冷却媒体を前記基板ホルダの前記中空部に通液し前記基板を冷却することを特徴とする真空蒸着方法。
【請求項２】
前記熱媒体と前記冷却媒体が同一種の液体であることを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着方法。
【請求項３】
真空チャンバと、前記真空チャンバ内に基板ホルダと蒸発源とを備え、前記基板ホルダに保持された基板の表面に薄膜を形成する真空蒸着装置において、
前記基板ホルダは、通液可能な中空部を有し、
熱媒体貯蔵容器、前記熱媒体貯蔵容器に貯蔵される熱媒体を所定温度に維持する温度制御手段、前記熱媒体が前記熱媒体貯蔵容器から前記基板ホルダの前記中空部を経由して前記熱媒体貯蔵容器に循環できる、前記熱媒体貯蔵容器と前記基板ホルダとを結ぶ第１往路と前記基板ホルダと前記熱媒体貯蔵容器とを結ぶ第１復路とからなる熱媒体循環流路、及び前記熱媒体を循環させる熱媒体循環手段とを有する熱媒体系と、
冷却媒体貯蔵容器、前記冷却媒体貯蔵容器に貯蔵される冷却媒体を前記所定温度より低い温度に維持する温度制御手段、前記冷却媒体が前記冷却媒体貯蔵容器から前記基板ホルダの前記中空部を経由して前記冷却媒体貯蔵容器に循環できる、前記冷却媒体貯蔵容器と前記基板ホルダを結ぶ第２往路と前記基板ホルダと前記冷却媒体貯蔵容器を結ぶ第２復路とからなる冷却媒体循環流路、及び前記冷却媒体を循環させる冷却媒体循環手段とを有する冷却媒体系とを設けることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項４】
前記第１往路及び前記第２往路の中途、及び前記第１復路及び前記第２復路の中途にそれぞれ分岐路を介設し、それぞれの分岐部に前記熱媒体循環流路または前記冷却媒体循環流路を形成する往路切換手段及び復路切換手段を設け、前記第１往路及び前記第２往路の前記分岐部から前記基板ホルダまでの流路を前記熱媒体系と前記冷却媒体系の共通の往路とし、前記基板ホルダから前記第１復路及び前記第２復路の前記分岐部までの流路を前記熱媒体系と前記冷却媒体系の共通の復路とすることを特徴とする請求項３に記載の真空蒸着装置。
【請求項５】
前記熱媒体循環手段及び前記冷却媒体循環手段を共通の循環手段として前記共通の往路又は復路のいずれかに配設することを特徴とする請求項４に記載の真空蒸着装置。
【請求項６】
前記熱媒体と前記冷却媒体が同一種の液体であることを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の真空蒸着装置。
【請求項７】
真空チャンバと、前記真空チャンバ内に設けられ、基板ホルダと蒸発源とを備え、基板ホルダに保持された基板の表面に薄膜を形成する真空蒸着装置において、
前記基板ホルダは、通液可能な中空部を有し、
熱媒体貯蔵容器、前記熱媒体貯蔵容器に貯蔵される熱媒体を所定温度に維持する温度制御手段、前記熱媒体が前記熱媒体貯蔵容器から前記基板ホルダの前記中空部を経由して前記熱媒体貯蔵容器に循環できる、前記熱媒体貯蔵容器と前記基板ホルダとを結ぶ往路と、前記基板ホルダと前記熱媒体貯蔵容器とを結ぶ復路とからなる熱媒体循環流路、及び前記熱媒体を循環させる熱媒体循環手段とを有する熱媒体系と、
給水源に接続された給水口より給水源の圧力により供給される冷却水が前記基板ホルダを経由して排水される、前記給水口と前記基板ホルダとを結ぶ給水路と前記基板ホルダからの排水流路とからなる冷却水流路を有する冷却水系とを設けることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項８】
前記往路及び前記給水路の中途、前記復路及び前記排水流路の中途にそれぞれ分岐路を介設し、それぞれの分岐部に前記熱媒体循環流路または前記冷却水流路を形成する往路切換手段及び復路切換手段を設け、前記往路及び前記給水路の前記分岐部から前記基板ホルダまでの流路を前記熱媒体と前記冷却水の共通の流路とし、前記基板ホルダから前記復路及び前記排水流路の前記分岐部までの流路を前記熱媒体と前記冷却水の共通の流路とすると共に、
前記熱媒体循環手段を前記往路の前記熱媒体貯蔵容器から前記分岐部までの中途又は前記復路の前記分岐部から前記熱媒体貯蔵容器までの中途のいずれかに配設することを特徴とする請求項７に記載の真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
真空蒸着方法および真空蒸着装置における基板温度制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空中で蒸着源に置いた蒸発材を加熱し蒸発させることで基板に蒸着膜を形成する際、基板温度によって形成される膜の性能が変化することが多々あり、基板温度を制御することが重要である。例えば、蒸着源からの輻射熱や蒸発蒸気の顕熱により蒸着中の基板温度が上昇するのを上記の理由から防ぐ目的で、ある所望の基板温度に冷却する必要が生じることがある。
【０００３】
また、蒸着後迅速に基板を取り出すために常温近傍までに冷却する必要が生じることがある。
【０００４】
基板温度を制御する方法としては各種あるが、基板ホルダを温度制御し、それに基板を取り付け、基板温度を制御する方法がよく用いられる。
【０００５】
その中の一例として、基板ホルダに接する容器に冷媒を通液して基板を冷却する機能と基板に近接した位置に加熱ヒーターを配置し、基板を加熱する機能を有する装置がある。この装置の断面図を図４に示す（特許文献１参照）。
【０００６】
図４において、１は真空槽、２は基板、３は基板ホルダー、４は支柱、７は基板上に形成された薄膜である。９は薄膜材料の原子またはクラスター、あるいはイオンまたはクラスターイオン、１０は上記物質９を発生する蒸発源、１１は支柱４を支える支持板、１４は大気圧と真空を隔絶して中心軸を上下移動させる上下機構、２１は冷媒（液体窒素）を収容する中空密閉容器、２１ａ，２１ｂは冷媒の入口と出口、２２はこの容器の下部にらせんに埋め込まれかつ容器側周に巻き付けられた加熱ヒーター（抵抗発熱体）、２３は容器２１の下部に配置された円板、２４はこの円板内に埋め込まれた熱電対線、２５はこの熱電対線２４の起電力を温度に換算して所定温度に一定に保つように電源２６の出力を制御する制御器である。なお矢印Ａは真空排気装置へ接続される。
【０００７】
次にその動作について説明する。基板ホルダー３に載せた基板２は、上下機構１４の上方向の移動によって、支持板１１、支柱４を介して容器２１に押し当てられる。この容器２１には、電源２６によって発熱する抵抗発熱体２２が巻き付けられていて、基板２を熱伝導で加熱する。このとき、基板２に近接した容器の一部に取付けられた熱電対線２４で温度を測定し、制御器２５によって一定温度になるように電源２６の出力を制御する。一方、基板２を冷却する場合には、容器２１に冷媒を循環させるものである。
【特許文献１】特開平５−２４３１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の技術では、蒸着時の加熱、蒸着後の冷却のような場合は、迅速に対応できるものの、蒸着時において、ある程度の高温でありながらも冷却方向に制御が必要な場合においては、迅速な対応が困難であることが十分予想される。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、蒸着時の基板温度をある程度の高温で制御することを可能とし、さらに蒸着終了後迅速に基板を冷却して取り出すことを可能とすることから成膜性能、及び生産性の良い真空蒸着方法及び真空蒸着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題は、以下の構成により解決される。
【００１１】
（請求項１）
真空チャンバ内に、基板ホルダに保持される基板と蒸発源にセットされる蒸発材とを備え、前記蒸発源を用いて前記基板の表面に前記蒸発材の薄膜を形成する真空蒸着方法において、
前記基板ホルダは通液可能な中空部を有するものであって、
前記薄膜を形成する工程中は、所定温度の熱媒体を前記基板ホルダの前記中空部に通液し、
前記薄膜を形成する工程の終了後は、前記所定温度より低い温度の冷却媒体を前記基板ホルダの前記中空部に通液し前記基板を冷却することを特徴とする真空蒸着方法。
【００１２】
（請求項２）
前記熱媒体と前記冷却媒体が同一種の液体であることを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着方法。
【００１３】
（請求項３）
真空チャンバと、前記真空チャンバ内に基板ホルダと蒸発源とを備え、前記基板ホルダに保持された基板の表面に薄膜を形成する真空蒸着装置において、
前記基板ホルダは、通液可能な中空部を有し、
熱媒体貯蔵容器、前記熱媒体貯蔵容器に貯蔵される熱媒体を所定温度に維持する温度制御手段、前記熱媒体が前記熱媒体貯蔵容器から前記基板ホルダの前記中空部を経由して前記熱媒体貯蔵容器に循環できる、前記熱媒体貯蔵容器と前記基板ホルダとを結ぶ第１往路と前記基板ホルダと前記熱媒体貯蔵容器とを結ぶ第１復路とからなる熱媒体循環流路、及び前記熱媒体を循環させる熱媒体循環手段とを有する熱媒体系と、
冷却媒体貯蔵容器、前記冷却媒体貯蔵容器に貯蔵される冷却媒体を前記所定温度より低い温度に維持する温度制御手段、前記冷却媒体が前記冷却媒体貯蔵容器から前記基板ホルダの前記中空部を経由して前記冷却媒体貯蔵容器に循環できる、前記冷却媒体貯蔵容器と前記基板ホルダを結ぶ第２往路と前記基板ホルダと前記冷却媒体貯蔵容器を結ぶ第２復路とからなる冷却媒体循環流路、及び前記冷却媒体を循環させる冷却媒体循環手段とを有する冷却媒体系とを設けることを特徴とする真空蒸着装置。
【００１４】
（請求項４）
前記第１往路及び前記第２往路の中途、及び前記第１復路及び前記第２復路の中途にそれぞれ分岐路を介設し、それぞれの分岐部に前記熱媒体循環流路または前記冷却媒体循環流路を形成する往路切換手段及び復路切換手段を設け、前記第１往路及び前記第２往路の前記分岐部から前記基板ホルダまでの流路を前記熱媒体系と前記冷却媒体系の共通の往路とし、前記基板ホルダから前記第１復路及び前記第２復路の前記分岐部までの流路を前記熱媒体系と前記冷却媒体系の共通の復路とすることを特徴とする請求項３に記載の真空蒸着装置。
【００１５】
（請求項５）
前記熱媒体循環手段及び前記冷却媒体循環手段を共通の循環手段として前記共通の往路又は復路のいずれかに配設することを特徴とする請求項４に記載の真空蒸着装置。
【００１６】
（請求項６）
前記熱媒体と前記冷却媒体が同一種の液体であることを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の真空蒸着装置。
【００１７】
（請求項７）
真空チャンバと、前記真空チャンバ内に設けられ、基板ホルダと蒸発源とを備え、基板ホルダに保持された基板の表面に薄膜を形成する真空蒸着装置において、
前記基板ホルダは、通液可能な中空部を有し、
熱媒体貯蔵容器、前記熱媒体貯蔵容器に貯蔵される熱媒体を所定温度に維持する温度制御手段、前記熱媒体が前記熱媒体貯蔵容器から前記基板ホルダの前記中空部を経由して前記熱媒体貯蔵容器に循環できる、前記熱媒体貯蔵容器と前記基板ホルダとを結ぶ往路と、前記基板ホルダと前記熱媒体貯蔵容器とを結ぶ復路とからなる熱媒体循環流路、及び前記熱媒体を循環させる熱媒体循環手段とを有する熱媒体系と、
給水源に接続された給水口より給水源の圧力により供給される冷却水が前記基板ホルダを経由して排水される、前記給水口と前記基板ホルダとを結ぶ給水路と前記基板ホルダからの排水流路とからなる冷却水流路を有する冷却水系とを設けることを特徴とする真空蒸着装置。
【００１８】
（請求項８）
前記往路及び前記給水路の中途、前記復路及び前記排水流路の中途にそれぞれ分岐路を介設し、それぞれの分岐部に前記熱媒体循環流路または前記冷却水流路を形成する往路切換手段及び復路切換手段を設け、前記往路及び前記給水路の前記分岐部から前記基板ホルダまでの流路を前記熱媒体と前記冷却水の共通の流路とし、前記基板ホルダから前記復路及び前記排水流路の前記分岐部までの流路を前記熱媒体と前記冷却水の共通の流路とすると共に、
前記熱媒体循環手段を前記往路の前記熱媒体貯蔵容器から前記分岐部までの中途又は前記復路の前記分岐部から前記熱媒体貯蔵容器までの中途のいずれかに配設することを特徴とする請求項７に記載の真空蒸着装置。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１又は３に記載の発明によれば、蒸着時は、基板を保持する基板ホルダの中空部に所定の温度の熱媒体を通液し基板の温度を所定の温度近傍に維持し、蒸着終了後は、所定の温度より低い温度の冷却媒体を通液して基板を冷却する。
【００２０】
例えば、蒸着時は、基板を蒸着に適した所定の温度に設定した熱媒体を基板ホルダの中空部に通液することで蒸着に最適な基板温度を維持することが出来る。また、蒸着終了後は、蒸着終了後迅速に基板が取り出せるような温度になるように所定の温度より低い温度に設定した冷却媒体を基板ホルダの中空部に通液することで迅速に基板を冷却すること出来る。
【００２１】
従って、成膜性能、生産性の良い真空蒸着方法又は真空蒸着装置を提供することが出来る。
【００２２】
請求項２又は６に記載の発明によれば、熱媒体と冷却媒体とを同一の媒体とすることで、熱媒体貯蔵容器、冷却媒体貯蔵容器、循環路等の部品や部材を共通として構成することができ、また媒体の補給が容易で、廃液時の分別が不要等の保守を容易とすることができる。従って、安定な生産に対応できる等による生産性の良い真空蒸着方法又は真空蒸着装置を提供することが出来る。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、基板ホルダの中空部に通液する媒体を所定の温度の熱媒体から所定の温度より低い温度の冷却媒体への切り替えは、たとえばバルブの様な流路切替手段を用いることで容易で迅速にすることが出来る。また、基板ホルダの中空部を熱媒体系と冷却媒体系とに分離する必要がなく装置の簡素化及びコストダウンができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明によれば、熱媒体の循環手段と冷却媒体の循環手段とを共通の循環手段とすることで、装置の簡素化及びコストダウンができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、冷却媒体に一般に使用されている水、例えば水道水を用いることで、冷却媒体の温度制御や特別な保守が軽減される。従って、安定な生産に対応できる等による生産性の良い真空蒸着方法及び真空蒸着装置を提供することが出来る。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば、基板ホルダの中空部に通液する媒体を所定の温度の熱媒体から冷却水への切り替えは、たとえばバルブの様な流路切替手段を用いることで容易で迅速にすることが出来る。また、基板ホルダの中空部を熱媒体系と冷却水系とに分離する必要がなく装置の簡素化及びコストダウンができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
実施の形態を示す蒸着装置の一例を図を用いて説明する。
【００２８】
まず、熱媒体系と冷却媒体系とを設けている一例を真空蒸着装置を説明する。
【００２９】
図１において、１０１は真空チャンバ、１０２は基板、１０３は基板ホルダ、１０４は蒸着源、１０５は熱媒体を所定の温度にする温度制御機能を備えた熱媒体貯蔵容器、１０６は冷却媒体を所定の温度より低い温度にする温度制御機能を備えた冷却媒体貯蔵容器、１２０は熱媒体を循環させる手段となる熱媒体ポンプ、１２２は冷却媒体を循環させる手段となる冷却媒体ポンプ、１１０は大気圧と真空とを隔絶して回転力を伝達する回転導入機構である。
【００３０】
ここで、基板ホルダ１０３は、図示されてない動力源により回転導入機構１１０を介して回転出来るようになっている。
【００３１】
ここで、熱媒体及び冷却媒体の両方を示す又はどちらかに特定することが不要な場合、以後、「媒体」と呼ぶ。
【００３２】
基板ホルダ１０３の軸部には、熱媒体の入口１２３ａ及び出口１２３ｂ、冷却媒体の入口１２３ｄ及び出口１２３ｅが設けられており、また基板ホルダ１０３の内部は熱媒体及び冷却媒体をそれぞれ別の流路で通液し、媒体の温度を熱伝導で基板１０２に伝えることができる２系統の流路を有する中空構造となっている。従って、基板ホルダ１０３にその所望の温度近くの媒体を通液することで、基板ホルダ１０３に密着させた基板１０２の温度を所望の値に保つことが出来る。
【００３３】
また、基板ホルダ１０３は、基板ホルダ自体に中空部を有する構造とする、又は基板を保持する構造体と中空部をもつ構造体の２つの構造体を、熱伝導性が良い様にビス等で結合して一体化する、又は接触する様な構成としても良い。
【００３４】
実際の蒸着においては、基板１０２の温度を所望の温度にしたい場合、蒸発源１０４からの輻射等で基板が加熱されることを考慮する必要がある。この場合、予め実験等を行い、基板１０２の温度が所望の温度となる様に熱媒体貯蔵容器１０５、冷却媒体貯蔵容器１０６の各媒体の設定温度を決めても良い。尚、冷却媒体の設定温度は、基板取り出し時に取り扱いが容易な温度であれば良く、例えば手袋をして取り出すことができる温度等を目安に決めても良い。
【００３５】
また、熱媒体ポンプ１２０及び冷却媒体ポンプ１２２を設ける位置は、この実施の形態の例では、媒体の往路上である基板ホルダ１０３の熱媒体入口１２３ａと熱媒体貯蔵容器１０５との間、及び冷却媒体入り口１２３ｄと冷却媒体貯蔵容器１０６との間としている。これら両ポンプの位置は、媒体の復路上である基板ホルダ１０３の熱媒体出口１２３ｂと熱媒体貯蔵容器１０５との間、及び冷却媒体出口１２３ｅと冷却媒体貯蔵容器１０６との間でも良いし、また、例えば熱媒体系は往路上に、冷却媒体系は復路上にといった組み合わせでも良い。
【００３６】
ここで、蒸着時に基板１０２を蒸着に最適な温度に設定し、蒸着終了後迅速に基板を取り出せるような温度にする動作を図１を用いて具体的に以下に述べる。
【００３７】
蒸着時には、熱媒体ポンプ１２０を稼働させる。また、冷却媒体ポンプ１２２は停止させておくのが好ましい。熱媒体貯蔵容器１０５で所定の温度にされている熱媒体は熱媒体ポンプ１２０に供給され、ポンプ１２０により送り出され、基板ホルダ１０３の入口１２３ａから入り、基板ホルダ１０３の熱媒媒体系の中空部を通過後、基板ホルダ１０３の出口１２３ｂから出て熱媒体貯蔵容器１０５に帰る。
【００３８】
こうすることにより、蒸着時は、基板１０２は、熱媒体の温度により制御される温度に保つことが出来る。
【００３９】
次に蒸着終了時は、冷却媒体ポンプ１２２を稼働させる。また、熱媒体ポンプ１２０を停止させておくのが好ましい。冷却媒体貯蔵容器１０６で所定の温度より低い温度、例えば室温程度にされている冷却媒体が冷却媒体ポンプ１２２に供給され、ポンプ１２２により送り出され、基板ホルダ１０３の入口１２３ｄから入り、基板ホルダ１０３の冷却媒媒体系の中空部を通過後、基板ホルダ１０３の出口１２３ｅから出て冷却媒体貯蔵容器１０６に帰る。
【００４０】
こうすることにより、基板ホルダ１０３に通液される媒体は、熱媒体から冷却媒体に容易に切り替わることから、基板１０２の温度を短時間で取り出せる様な温度にすることが出来る。
【００４１】
次に、熱媒体循環流路と冷却媒体循環流路とに流路切替手段を設け、この切替手段と中空ホルダとの間の流路を共通流路としている一例の真空蒸着装置を説明する。
【００４２】
図２において、１０１は真空チャンバ、１０２は基板、１０３は基板ホルダ、１０４は蒸着源、１０５は熱媒体を所定の温度にする温度制御機能を備えた熱媒体貯蔵容器、１０６は冷却媒体を所定の温度より低い温度にする温度制御機能を備えた冷却媒体貯蔵容器、１２０は熱媒体を循環させる手段となる熱媒体ポンプ、１２２は冷却媒体を循環させる手段となる冷却媒体ポンプ、１０７は熱媒体又は冷却媒体の何れを基板ホルダ１０３に供給できる様に流路を切り替える切替手段である往路切替バルブ、１０８は基板ホルダ１０３から排出される熱媒体を熱媒体貯蔵容器１０５又は冷却媒体を冷却媒体貯蔵容器１０６に戻すことができる様に流路を切り替える復路切替バルブ、１１０は大気圧と真空とを隔絶して回転力を伝達する回転導入機構である。
【００４３】
ここで、基板ホルダ１０３は、図示されてない動力源により回転導入機構１１０を介して回転出来るようになっている。
【００４４】
基板ホルダ１０３の軸部には、媒体の入口１０３ａ及び出口１０３ｂが設けられており、また基板ホルダ１０３の内部は媒体を通液し、媒体の温度を熱伝導で基板１０２に伝えることができる中空構造となっている。従って、基板ホルダ１０３にその所望の温度近くの媒体を通液することで、基板ホルダ１０３に密着させた基板１０２の温度を所望の値に保つことが出来る。
【００４５】
また、基板ホルダ１０３は、基板ホルダ自体に中空部を有する構造とする、又は基板を保持する構造体と中空部をもつ構造体の２つの構造体を、熱伝導性が良い様にビス等で結合して一体化する、又は接触する様な構成としても良い。
【００４６】
実際の蒸着においては、基板１０２の温度を所望の温度にしたい場合、蒸発源１０４からの輻射等で基板が加熱されることを考慮する必要がある。この場合、予め実験等を行い、基板１０２の温度が所望の温度となる様に熱媒体貯蔵容器１０５、冷却媒体貯蔵容器１０６の各媒体の設定温度を決めても良い。尚、冷却媒体の設定温度は、基板取り出し時に取り扱いが容易な温度であれば良く、例えば手袋をして取り出すことができる温度等を目安に決めても良い。
【００４７】
また、熱媒体ポンプ１２０、及び冷却媒体ポンプ１２２を設ける位置は、この実施の形態の例では、それぞれ熱媒体貯蔵容器１０５と往路切替バルブ１０７との間、冷却媒体貯蔵容器１０６と往路切替バルブ１０７としているが、復路切替バルブ１０８と熱媒体貯蔵容器１０５との間及び復路切替バルブ１０８と冷却媒体貯蔵容器１０６との間でも良い。
【００４８】
ここで、蒸着時に基板１０２を蒸着に最適な温度に設定し、蒸着終了後迅速に基板を取り出せるような温度にする動作を図２を用いて具体的に以下に述べる。
【００４９】
蒸着時には、熱媒体貯蔵容器１０５で所定の温度にされている熱媒体が熱媒体ポンプ１２０に入る。熱媒体は熱媒体ポンプ１２０より送り出され、熱媒体が中空ホルダ１０３の媒体入口１０３ａに供給されるように往路切替バルブ１０７の入口が切り替えられる。中空ホルダ内を通過した熱媒体は、媒体出口１０３ｂより出て復路切替バルブ１０８に到達する。復路切替バルブ１０８は、熱媒体がその送出元である熱媒体貯蔵容器１０５に帰ることが出来るようにバルブの出口を切り替える。
【００５０】
こうすることにより、蒸着時は、基板１０２は、熱媒体の温度により制御される温度に保つことが出来る。このとき、冷却媒体ポンプ１２２は停止させておくが好ましい。
【００５１】
次に蒸着終了時は、冷却媒体貯蔵容器１０６で所定の温度より低い温度、例えば室温程度にされている冷却媒体が冷却媒体ポンプ１２２に入る。冷却媒体は冷却媒体ポンプ１２２より送り出され、冷却媒体が中空ホルダ１０３の媒体入口１０３ａに供給されるように往路切替バルブ１０７の入口が切り替えられる。中空ホルダ内を通過した冷却媒体は、媒体出口１０３ｂより出て復路切替バルブ１０８に到達する。復路切替バルブ１０８は、冷却媒体がその送出元である冷却媒体貯蔵容器１０６に帰ることが出来るようにバルブの出口を切り替える。このとき、熱媒体ポンプ１２０は停止させておくのが好ましい。
【００５２】
こうすることにより、基板ホルダ１０３に通液される媒体は、熱媒体から冷却媒体に往路切替バルブ及び復路切替バルブの切り替えで容易に切り替わることから、基板１０２の温度を短時間で取り出せる様な温度にすることが出来る。
【００５３】
また、基板ホルダは、その中空部を熱媒体系と冷却媒体系との２系統を有する構造をとる必要がないため簡素化できることで装置の簡素化及びコストダウンができる。
【００５４】
次に、熱媒体循環流路と冷却媒体循環流路との流路切替手段と共通の循環手段とを設けている一例の真空蒸着装置を説明する。
【００５５】
図３において、１０１は真空チャンバ、１０２は基板、１０３は基板ホルダ、１０４は蒸着源、１０５は熱媒体を所定の温度にする温度制御機能を備えた熱媒体貯蔵容器、１０６は冷却媒体を所定の温度より低い温度にする温度制御機能を備えた冷却媒体貯蔵容器、１０９は熱媒体及び冷却媒体を循環させる手段となる共通ポンプ、１０７は熱媒体又は冷却媒体の何れを共通ポンプ１０９に供給できる様に流路を切り替える切替手段である往路切替バルブ、１０８は基板ホルダ１０３から排出される熱媒体を熱媒体貯蔵容器１０５又は冷却媒体を冷却媒体貯蔵容器１０６に戻すことができる様に流路を切り替える復路切替バルブ、１１０は大気圧と真空とを隔絶して回転力を伝達する回転導入機構である。
【００５６】
ここで、基板ホルダ１０３は、図示されてない動力源により回転導入機構１１０を介して回転出来るようになっている。
【００５７】
基板ホルダ１０３の軸部には、媒体の入口１０３ａ及び出口１０３ｂが設けられており、また基板ホルダ１０３の内部は媒体を通液し、媒体の温度を熱伝導で基板１０２に伝えることができる中空構造となっている。従って、基板ホルダ１０３にその所望の温度近くの媒体を通液することで、基板ホルダ１０３に密着させた基板１０２の温度を所望の値に保つことが出来る。
【００５８】
また、基板ホルダ１０３は、基板ホルダ自体に中空部を有する構造とする、又は基板を保持する構造体と中空部をもつ構造体の２つの構造体を、熱伝導性が良い様にビス等で結合して一体化する、又は接触する様な構成としても良い。
【００５９】
実際の蒸着においては、基板１０２の温度を所望の温度にしたい場合、蒸発源１０４からの輻射等で基板が加熱されることを考慮する必要がある。この場合、予め実験等を行い、基板１０２の温度が所望の温度となる様に熱媒体貯蔵容器１０５、冷却媒体貯蔵容器１０６の各媒体の設定温度を決めても良い。尚、冷却媒体の設定温度は、基板取り出し時に取り扱いが容易な温度であれば良く、例えば手袋をして取り出すことができる温度等を目安に決めても良い。
【００６０】
また、共通ポンプ１０９を設ける位置は、この実施の形態の例では、熱媒体及び冷却媒体共用として媒体の共通の往路上である基板ホルダ１０３の媒体入口１０３ａと往路切替バルブ１０７との間としているが、媒体の共通の復路上である基板ホルダ１０３の媒体出口１０３ｂと復路切替バルブ１０８との間でも良い。
【００６１】
ここで、蒸着時に基板１０２を蒸着に最適な温度に設定し、蒸着終了後迅速に基板を取り出せるような温度にする動作を図３を用いて具体的に以下に述べる。
【００６２】
蒸着時には、熱媒体貯蔵容器１０５で所定の温度にされている熱媒体が共通ポンプ１０９に供給される様に往路切替バルブ１０７の入口が切り替えられ、熱媒体が共通ポンプ１０９に入る。熱媒体は共通ポンプ１０９より送り出され、基板ホルダ１０３の入口１０３ａから入り、基板ホルダ１０３の中空部を通過後、基板ホルダ１０３の出口１０３ｂから出て復路切替バルブ１０８に到達する。復路切替バルブ１０８は、熱媒体がその送出元である熱媒体貯蔵容器１０５に帰ることが出来るようにバルブ出口を切り替える。
【００６３】
こうすることにより、蒸着時は、基板１０２は、熱媒体の温度により制御される温度に保つことが出来る。
【００６４】
次に蒸着終了時は、冷却媒体貯蔵容器１０６で所定の温度より低い温度、例えば室温程度にされている冷却媒体が共通ポンプ１０９に供給される様に往路切替バルブ１０７の入口が切り替えられ、冷却媒体が共通ポンプ１０９に入る。冷却媒体は共通ポンプ１０９より送り出され、基板ホルダ１０３の入口１０３ａから入り、基板ホルダ１０３の中空部を通過後、基板ホルダ１０３の出口１０３ｂから出て復路切替バルブ１０８に到達する。復路切替バルブ１０８は、冷却媒体が送出元の冷却媒体貯蔵容器１０６に帰ることが出来るようにバルブ出口を切り替える。
【００６５】
こうすることにより、基板ホルダ１０３に通液される媒体は、熱媒体から冷却媒体に往路切替バルブ及び復路切替バルブの切り替えで容易に切り替わることから、基板１０２の温度を短時間で取り出せる様な温度にすることが出来る。
【００６６】
また、基板ホルダは、その中空部を熱媒体系と冷却媒体系との２系統を有する構造をとる必要がないため簡素化でき、また、熱媒体の循環手段と冷却媒体の循環手段とでそれぞれ専用のポンプを設けていたのに対して共通の一台のポンプとすることで、装置の簡素化及びコストダウンができる。
【００６７】
また、熱媒体と冷却媒体とは混合すると分離させるのは容易でないこともあり、媒体の補充や廃棄など保守等の面から同一種であることが好ましく、媒体の最高温度が１００℃未満であれば水を用いるのが簡便であり好ましい。また、１００℃以上の制御温度の場合はオイルを用いるのが好ましい。
【００６８】
給水源の圧力で供給される、例えば水道水等を冷却媒体とする場合、特に冷却媒体貯蔵容器を設けて冷却媒体の温度制御をしたり、ポンプを設けて循環させることなく、単に基板ホルダの中空部に通液させ、そのまま排水するだけで良い。尚、熱媒体系と冷却水系とを設けている場合は、ポンプの停止に代わる冷却水の供給の停止は、給水口の次に水流を止める例えば止水栓を設け、これを介して水を供給するようにれば良い。
【００６９】
蒸着源１０４の加熱方法は特に限定されず、例えば抵抗加熱方式、電子線加熱方式、誘導加熱方式などを用いても良い。いずれの方式においても蒸着時に基板に熱が加わるため、本発明は有効である。
【００７０】
この場合、特に、例えば蒸着膜の膜厚を５０μｍ以上の厚膜とする様な場合、蒸着時間が長くなり加熱量も増えるため、基板温度が上昇し易くなることから、基板ホルダ１０３により基板温度を冷却方向に容易に制御することが出来る本発明は有効である。
【実施例】
【００７１】
図３に示す様な真空蒸着装置を用いた。回転機構を有する基板ホルダ１０３に、大きさ３００ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ１ｍｍのアルミニウム製基板をセットした。
【００７２】
用いた熱媒体及び冷却媒体はいずれも出光興産製鉱物系熱媒油ダフニーサーミック８（商品名）である。
【００７３】
抵抗加熱方式の蒸着源１０４の容器はタンタル製で、容量２００ｃｍ3の円筒形で、開口部が細長いスリット形状を有している。蒸発源１０４の容器は図示されてない真空チャンバ１０１内部の電極部材に固定されている。この電極は真空チャンバ１０１の外部に設けている図示されてない電源に接続され、通電出来る仕組みになっている。
【００７４】
蒸着源１０４の容器内部には、図示されてない熱電対を設けており、容器内部の蒸発材温度を測定しながら蒸着をする。
【００７５】
蒸発源１０４の容器内部に、蒸着材として臭化セシウム３００ｇを充填した後に電極部材に固定した。蒸着時、蒸発源１０４の容器内部の温度が８００℃となるように蒸発源１０４の容器に通電する電流値を調整し、蒸発源１０４の容器内部がほぼ一定温度で蒸着していった。
【００７６】
この後、ある時点で蒸着源の容器内部の温度が急激に上昇し始めるので、その時点で蒸発材を飛ばし終わったと判断し、蒸着終了とした。
【００７７】
尚、蒸着時の真空度は１０-2Ｐａとした。また、基板中央部に図示されてない熱電対を貼り付け、基板温度を測定した。
【００７８】
（実施例１）
熱媒体貯蔵容器１０５の熱媒体の設定温度を１５０℃、冷却媒体貯蔵容器１０６の冷却媒体の設定温度を３０℃として、熱媒体貯蔵容器１０５から熱媒体を基板ホルダ１０３の中空部に通液し循環させながら蒸着を開始した。
【００７９】
蒸着開始当初の基板温度は、１５０℃であり、また蒸着終了間際の基板温度は、１５５℃であった。
【００８０】
その後、蒸着終了と同時に往路切替バルブ１０７、復路切替バルブ１０８を切り替えて冷却媒体貯蔵容器１０６から冷却媒体を基板ホルダ１０３の中空部に通液して循環させた。
【００８１】
蒸着終了後、基板温度が４０℃以下となるまでに約２０分を要した。
【００８２】
（実施例２）
熱媒体貯蔵容器１０５の熱媒体の設定温度を２１０℃、冷却媒体貯蔵容器１０６の冷却媒体の設定温度を３０℃として、熱媒体貯蔵容器１０５から熱媒体を基板ホルダ１０３の中空部に通液し循環させながら蒸着を開始した。
【００８３】
蒸着開始当初の基板温度は、２１０℃であり、また蒸着終了間際の基板温度は、２１３℃であった。
【００８４】
その後、蒸着終了と同時に往路切替バルブ１０７、復路切替バルブ１０８を切り替えて冷却媒体貯蔵容器１０６から冷却媒体を基板ホルダ１０３の中空部に通液し循環させた。
【００８５】
蒸着終了後、基板温度が４０℃以下となるまでに約２５分を要した。
【００８６】
（比較例１）
熱媒体貯蔵容器１０５の熱媒体の設定温度を１５０℃として熱媒体を基板ホルダ１０３の中空部に通液し循環させながら蒸着を開始した。その後、蒸着終了と同時に熱媒体の基板ホルダ１０３の中空部への通液を停止した。
【００８７】
蒸着開始当初の基板温度は、１５０℃であり、また蒸着終了間際の基板温度は、１５５℃であった。
【００８８】
蒸着終了後、基板温度が４０℃以下となるまでに約２００分を要した。
【００８９】
（比較例２）
熱媒体貯蔵容器１０５の熱媒体の設定温度を１５０℃として熱媒体を基板ホルダ１０３の中空部に通液し循環させながら蒸着を開始した。蒸着開始当初の基板温度は、１５０℃であり、また蒸着終了間際の基板温度は、１５５℃であった。
【００９０】
その後、蒸着終了と同時に熱媒体貯蔵容器１０５の熱媒体の設定温度を当初の設定温度の１５０℃から３０℃とに設定を変更して基板ホルダ１０３の中空部へ通液し循環を継続させた。
【００９１】
蒸着終了後、基板温度が４０℃以下となるまでに約６０分を要した。
【００９２】
（比較例３）
熱媒体貯蔵容器１０５の熱媒体の設定温度を１５０℃、冷却媒体貯蔵容器１０６の冷却媒体の設定温度を３０℃として、熱媒体貯蔵容器１０５から熱媒体を基板ホルダ１０３の中空部に通液し循環させた。次に、蒸着の開始時に熱媒体の基板ホルダ１０３の中空部への通液を停止した。基板温度は、蒸着開始時は１５０℃であったが、蒸着が進むにつれて上昇し蒸着終了間際では１８０℃に達した。
【００９３】
その後、蒸着終了と同時に往路切替バルブ１０７、復路切替バルブ１０８を切り替えて冷却媒体貯蔵容器１０６から冷却媒体を基板ホルダ１０３の中空部に通液し循環させた。
【００９４】
蒸着終了後、基板温度が４０℃以下となるまでに約２３分を要した。
【００９５】
（評価）
蒸着終了時から基板温度が４０℃以下となるまでの時間を比較する。
比較例１、比較例２、実施例１では、蒸着終了時の基板温度はほぼ同じ１５５℃であったが、４０℃以下となるまでの時間は、それぞれ、１２０分、６０分、２０分となった。
【００９６】
従って、蒸着終了後、基板ホルダ１０３の中空部へ供給する媒体を１５０℃の熱媒体から３０℃の冷却媒体に切り替えた実施例１は、媒体自体や媒体循環装置の冷却時間が必要な比較例２と比較して冷却時間が短く、また比較例１の積極的に冷却しない方法の冷却時間からは著しい短縮が出来ることが確認出来た。
【００９７】
また、蒸着時の基板温度は、比較例３が示すように、蒸着開始後、蒸発源からの輻射熱や蒸発蒸気の顕熱により基板温度が上昇する。
【００９８】
実施例１、２の結果から、蒸着源からの輻射熱や蒸発蒸気の顕熱により多少の基板温度の上昇は見られるものの、比較例３で蒸着終了間際に達した温度よりも低い温度及び高い温度のどちらにおいても基板温度をほぼ一定に保てることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す熱媒体系路と冷却媒体系路とを設けてある真空蒸着装置の概念図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例を示す熱媒体系と冷却媒体系とを切り替える手段を設けてある真空蒸着装置の概念図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例を示す熱媒体系と冷却媒体系とを切り替える手段と、共通の循環手段とを設けてある真空蒸着装置の概念図である。
【図４】従来の基板温度制御装置を示す断面側面図である。
【符号の説明】
【０１００】
１  真空槽
２  基板
３  基板ホルダ
４  支柱
７  基板上に生成された膜
９  薄膜材料の原子又はクラスター、或いはそれらのイオン
１０  蒸発源
１１  支持板
１４  上下機構
２１  容器
２１ａ  冷媒入り口
２１ｂ  冷媒出口
２２  抵抗発熱体
２３  円板
２４  熱電対
２５  制御器
２６  電源
１０１  真空チャンバ
１０２  基板
１０３  基板ホルダ
１０３ａ  媒体入口
１０３ｂ  媒体出口
１０４  蒸発源
１０５  熱媒体貯蔵容器
１０６  冷却媒体貯蔵容器
１０７  往路切替バルブ
１０８  復路切替バルブ
１０９  共通ポンプ
１１０  回転導入機構
１２０  熱媒体ポンプ
１２２  冷却媒体ポンプ
１２３ａ  熱媒体入口
１２３ｂ  熱媒体出口
１２３ｄ  冷却媒体入口
１２３ｅ  冷却媒体出口
【図１】
2006322016.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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