(57)【要約】【課題】蒸発流の蒸発粒子をシャッタ本体の下面上で均等に堆積させることができる。【解決手段】真空チャンバ２内に上下に対向位置したワークＷと蒸発材料源４との間に介設され、蒸発材料源４からの蒸発流Ａを制御する真空蒸着装置１のシャッタ６において、蒸発流Ａに臨んでこれを遮断する遮断位置と蒸発流Ａから退避する非遮断位置との間で移動自在に構成されたシャッタ本体１０３と、シャッタ本体を支持するシャッタ支持部材６２と、シャッタ支持部材６２を介して、シャッタ本体１０３を遮断位置と非遮断位置との間で移動させるシャッタモータ６３と、を備え、シャッタ本体１０３の下面が、蒸発流Ａの等分布曲面に倣った形状に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内に上下に対向位置した成膜対象物と蒸発材料源との間に介設され、前記蒸発材料源からの蒸発流を制御する真空成膜装置のシャッタにおいて、
前記蒸発流に臨んでこれを遮断する遮断位置と前記蒸発流から退避する非遮断位置との間で移動自在に構成されたシャッタ本体と、
前記シャッタ本体を支持するシャッタ支持部材と、
前記シャッタ支持部材を介して、前記シャッタ本体を遮断位置と非遮断位置との間で移動させる移動手段と、を備え、
前記シャッタ本体の下面が、前記蒸発流の等分布曲面に倣った形状に形成されていることを特徴とする真空成膜装置のシャッタ。
【請求項２】
前記シャッタ本体が、上下を反転させた碗状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空成膜装置のシャッタ。
【請求項３】
前記シャッタ本体の下縁部から下方に延在し、前記シャッタ本体から外側に外れる蒸発流を捕捉するための遮蔽部を、更に備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の真空成膜装置のシャッタ。
【請求項４】
前記シャッタ本体と前記遮蔽部とが、一体に成形されていることを特徴とする請求項３に記載の真空成膜装置のシャッタ。
【請求項５】
前記シャッタ本体の内面および前記遮蔽部の内周面は、微小な凹凸形状に形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の真空成膜装置のシャッタ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の真空成膜装置のシャッタを、備えたことを特徴とする真空成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着装置やスパッタ装置等の真空成膜装置において、真空チャンバ内に上下に対向位置した成膜対象物と蒸発材料源との間に介設され、蒸発材料源からの蒸発流を制御する真空成膜装置のシャッタおよび真空成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のシャッタとして、円板状のシャッタ本体と、シャッタ本体を縁部で支持するシャッタ支持軸と、シャッタ支持軸が接続され、シャッタ支持軸を介してシャッタ本体を旋回運動させるシャッタモータを備えたものが知られている（参考文献１参照）。このシャッタは、蒸発材料源から発生した蒸発粒子（成膜材料）の蒸発流のうち、成膜対象物へ到達するものを遮断、捕捉して、制御するものである。例えば、ウォーミングアップの際に、蒸発流の量が安定するまで蒸発流を遮断しておき、蒸発流が安定してからシャッタを開放して、安定した成膜が行えるようにしている。
【特許文献１】特開平５−７０９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来、シャッタ本体は堆積したパーティクルを除去すべく定期的に交換・再生する。これにより、捕捉された蒸発粒子により生成されるパーティクルの剥離を防止し、パーティクル剥離による製品の歩留まりの悪化を抑えている。しかしながら、上記のような断面扇状に広がってゆく蒸発流に対し、水平に位置するシャッタを使用すると、シャッタ本体の下面全域において蒸発粒子の堆積量にムラが生じ、特に中心部においてパーティクルが剥離しやすくなってしまう。その結果、シャッタ本体の交換・再生周期を短くする必要が出てしまい、シャッタ本体のメンテナンスにかかる時間およびコストが増加してしまう問題があった。
【０００４】
本発明は、蒸発流の蒸発粒子をシャッタ本体の下面全域に対し均一に堆積させることのできる真空成膜装置のシャッタおよび真空成膜装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の真空成膜装置のシャッタは、真空チャンバ内に上下に対向位置した成膜対象物と蒸発材料源との間に介設され、蒸発材料源からの蒸発流を制御する真空成膜装置のシャッタにおいて、蒸発流に臨んでこれを遮断する遮断位置と蒸発流から退避する非遮断位置との間で移動自在に構成されたシャッタ本体と、シャッタ本体を支持するシャッタ支持部材と、シャッタ支持部材を介して、シャッタ本体を遮断位置と非遮断位置との間で移動させる移動手段と、を備え、シャッタ本体の下面が、蒸発流の等分布曲面に倣った形状に形成されていることを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、シャッタ本体の下面を蒸発流の等分布局面に倣った形状に形成しているため、蒸発材料源から発生する蒸発粒子がシャッタ本体の下面全域において、均一に堆積することになる。そのため、パーティクルの剥離が生じる時期がシャッタ本体の下面各部において、ほぼ同一となり、シャッタの交換・再生の周期を延ばすことができる。したがって、シャッタ本体のメンテナンスにかかる時間およびコストを軽減することができる。
【０００７】
この場合、シャッタ本体が、上下を反転させた碗状に形成されていることが好ましい。
【０００８】
この構成によれば、シャッタ本体を容易に形成することができるため、異形となるシャッタ本体のコストを極力抑えることができる。
【０００９】
この場合、シャッタ本体の下縁部から下方に延在し、シャッタ本体から外側に外れる蒸発流を捕捉するための遮蔽部を、更に備えていることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、シャッタによる遮蔽時に、成膜対象物から外れた蒸発流を遮蔽することができる。そのため、遮蔽時において、真空チャンバ内の内壁および構造部品に蒸発粒子が付着することを防止することができる。
【００１１】
この場合、シャッタ本体と遮蔽部とが、一体に成形されていることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、シャッタ本体および遮蔽部を容易に形成することができるため、コストダウンを図ることができる。
【００１３】
この場合、シャッタ本体の内面および遮蔽部の内周面は、微小な凹凸形状に形成されていることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、シャッタ本体の内面および遮蔽部の内周面の表面積を大きくすることができる。これにより、蒸発粒子が付着しやすくなり、より多くの蒸発粒子を捕捉することができるため、真空チャンバの内壁や構成部品に蒸発粒子が付着することを更に防止することができる。また、シャッタ本体および遮蔽部の当該箇所に付着したパーティクルが更に剥離し難くなるため、シャッタ本体および遮蔽部の交換、再生周期を長くすることができ、メンテナンスにおける時間およびコストを更に軽減することができる。
【００１５】
本発明の真空成膜装置は、上記真空成膜装置のシャッタを、備えたことを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、蒸発流の蒸発粒子をシャッタ本体の下面に均一に堆積させることのできるシャッタを使用することにより、メンテナンスにかかる時間およびコストを軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係るシャッタを適用した真空蒸着装置（真空成膜装置）について説明する。この真空蒸着装置は、内部を真空にした状態で、蒸発材料を蒸発させ、これにより発生した蒸発粒子をワーク（成膜対象物）に付着、推積させて薄膜を形成する、いわゆる真空蒸着を行うものである。
【００１８】
図１で示すように、真空蒸着装置１は、箱形の真空チャンバ２と、真空チャンバ２に外部から接続され、チャンバ内を真空もしくは大気圧に調整することが可能な圧力調整機構３と、真空チャンバ２の底壁２１上に配設され、蒸発粒子を発生させる蒸発材料源４と、蒸発材料源４に対向配置されると共に成膜されるワークＷを保持するワーク保持部５と、蒸発材料源４からの蒸発流Ａを遮断するシャッタ６と、各装置を統括制御する制御装置（図示省略）と、を備えている。
【００１９】
真空チャンバ２は、天壁２０、底壁２１、奥壁２２および両側壁２３,２３を有すると共に、正面に図外の開閉扉を有し、箱状に形成されている。真空チャンバ２の側壁２３には、チャンバ内部を真空引きするための真空吸引口２７と、チャンバ内部に不活性ガスを供給するためのガス供給口２８が形成されている。
【００２０】
圧力調整機構３は、真空チャンバ２内部を真空引きする真空吸引機構３１と、真空チャンバ２内部に不活性ガスを供給することで、内部圧力を大気圧に調整するガス供給機構３２を備えている。
【００２１】
真空吸引機構３１は、真空チャンバ２の真空吸引口２７に接続されており、真空ポンプ８１と、真空吸引口２７と真空ポンプ８１を接続する真空配管８２とを有している。真空配管８２には真空チャンバ２側から真空計８３、圧力調整バルブ８４およびメインバルブ８５が介設されている。メインバルブ８５は電磁弁で構成されており、メインバルブ８５が「開」状態の時、真空チャンバ２と真空ポンプ８１が連通するため、この状態において、真空チャンバ２内の真空引きが行われる。
【００２２】
ガス供給機構３２は、真空チェンバ２のガス供給口２８に接続されており、不活性ガスである窒素ガスを収納するガスボンベ９１と、ガスボンベ９１とガス供給口２８を接続するガス供給管９２とを有している。ガス供給管９２には、電磁弁で構成されたガスバルブ９３および不活性ガスの供給量を制御するためのマスフローコントローラ９４が介設されている。これら装置により、ワーク交換等の作業に際し、真空チャンバ２内に不活性ガスを導入することで真空チャンバ２内部を大気圧と同圧にして、開閉扉を開放する。
【００２３】
蒸発材料源４は、蒸発粒子の蒸発流Ａを発生させるアルミニウムなどの蒸発材料４１と、蒸発材料４１を保持するルツボ４２を有している。また、蒸発材料源４は、加熱機構を有しており、蒸発材料４１を加熱させ、蒸発させることにより、蒸発粒子を発生させる。なお、蒸発材料源４から発生した蒸発流Ａは、一定の立体角内で上方放射状に流れる。
【００２４】
ワーク保持部５は、天壁２０に設置されており、ワークＷをその表面が蒸発材料４１側に向く様に上側から保持している。また、本実施形態においては、ワーク保持部５が真空チャンバ２に固定されたものであり、１枚のワークＷを保持するものを使用しているが、成膜処理時に回転駆動するものを使用してもよいし、複数枚のワークＷをいっしょに保持するものでもよい。
【００２５】
シャッタ６は、蒸発材料源４からの蒸発流Ａをウォーミングアップ時等において遮断制御するものであり、直接、蒸発流Ａを遮蔽する遮蔽体６１と、遮蔽体６１を支持するシャッタ支持部材６２と、シャッタ支持部材６２を介して、遮蔽体６１を遮断位置と非遮断位置との間で旋回運動させるシャッタモータ（移動手段）６３と、を備えている。
【００２６】
図２に示すように、シャッタ支持部材６３は、遮蔽体６１の側面に固定されると共に断面Ｌ字状に形成された取付部材１０１と、取付部材１０１を介して、遮蔽体６１を着脱自在に取り付けると共に、下端部がシャッタモータ６３に連結した支持軸１０２と、を備えている。シャッタモータ６３は、真空チャンバ２の下方外部に配設されており、これに連結された支持軸１０２は、真空チャンバ２の底壁２１を貫通して鉛直方向に延在している。取付部材１０１の下端には断面六角形の軸穴が形成されており、支持軸１０２の上端部はこの軸穴と相補的形状を為す六角形の柱状に形成されている。すなわち、取付部材１０１は、支持軸１０２に対し、上方から抜差し自在に装着されている。また、軸穴および支持軸１０２の上端部を断面六角形とすることにより、支持軸１０２が回転した際、取付部材が回転し、取付部材１０１に接続された遮蔽体６１が旋回するようになっている。
なお、上記した取付部材１０１の軸穴および支持軸１０２における上端部１０２の形状は、断面六角形でなくとも、例えば、他の多角形やスプライン状に形成してもよい。すなわち、抜差し自在であって、支持軸１０２の回転により、取付部材１０１を回転できるものであればよい。また、取付部材１０１及び支持軸１０２の接続部において、取付部材１０１に径方向から螺合する止めネジを設け、遮蔽体６１側を抜け止めとするようにしてもよい。またさらに、支持軸１０２を丸棒状に形成すると共に取付部材１０１の一端にネジ式の接続部を有するものを使用しても良い（図３参照）。
【００２７】
遮蔽体６１は、アルミニウム、ステンレス、チタン等で形成されており、ワークＷに達する蒸発粒子を遮蔽するシャッタ本体１０３と、シャッタ本体１０３の下縁部から下方に延在して形成され、ワークＷから外れた蒸発粒子を遮蔽する遮蔽部１０４と、を備えている。
【００２８】
シャッタ本体１０３は、プレス加工等により碗状に形成され、上下反転させて取り付けられている。また、シャッタ本体１０３の下面は、蒸発流Ａの等分布曲面に倣った形状に為されている。蒸発流Ａの等分布曲面は、蒸発材料４１を実質点とみなせる場合、垂直方向における蒸発材料４１と当該曲面との距離をＬ１とし、垂直方向からθ°傾いた方向おける蒸発材料４１と当該曲面との距離をＬ２とすると、１／（Ｌ１×Ｌ１）＝｛１／（Ｌ２×Ｌ２）｝×ｃｏｓθとなる。そのため、シャッタ本体１０３の下面はこれに倣って形成されている。このようなシャッタ本体１０３を使用することにより、蒸発材料源４から発生する蒸発粒子が、シャッタ本体１０３の下面全域において均一に付着する。このため、パーティクルの剥離に至るまでの時間がシャッタ本体（遮蔽体）１０３の下面各部において均一化し、シャッタ本体１０３の交換・再生周期を延ばすことができる。
【００２９】
なお、本実施形態においては、上下反転させた碗状に形成されているが、その下面が蒸発流Ａの等分布曲面に倣った形状に為されていれば、上下反転させた碗状でなくとも良い。しかしながら、このような形状に形成されていることで、シャッタ本体１０３を容易に形成することができる。
【００３０】
遮蔽部１０４は、シャッタ本体１０３の下縁部から下方に延在するように筒状に形成されており、絞り加工等によりシャッタ本体１０３と一体に形成されている。また、遮蔽部１０４の高さは、シャッタ６の遮蔽時に、シャッタ本体１０３から外側に外れる蒸発流Ａを遮蔽するように形成されている。このような遮蔽部１０４を有することにより、シャッタ６の遮蔽時に、蒸発粒子が真空チャンバ２の内壁に付着することを抑えている。また、無用な蒸発流Ａの処理（交換・再生）を、遮蔽体６１として、シャッタ本体１０３といっしょに行うことができる。
【００３１】
次に、図４を用いて、本発明の第２実施形態に係る真空蒸着装置１について、特に異なる部分を主に説明する。この実施形態において、取付部材１０１は、筒状に形成されており、両端部ともに下方を向くよう、２箇所を直角に曲げた折曲形状を有している。取付部材１０１の一端は、遮蔽体６１の頂部に固定されており、これによりシャッタ支持部材６２は、遮蔽体６１を上方から保持し、旋回運動をさせる。なお、説明は省くが、取付部剤１０１と支持軸１０２との着脱構造は第一実施形態と同一である。また、支持軸１０２が丸棒状に形成すると共に、取付部材１０１の一端にネジ式の接続部を有するものを使用しても良い（図５参照）。
【００３２】
これらの構成によれば、蒸発材料源４から発生する蒸発粒子がシャッタ本体１０３の下面全域において均等一に分布する。そのため、パーティクルの剥離が生じる時期がシャッタ本体１０３の下面各部において、ほぼ同一となり、シャッタの交換・再生の周期を延ばすことができる。したがって、シャッタ本体１０３のメンテナンスにかかる時間およびコストを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のシャッタを適用した真空蒸着装置を模式的に表した断面図である。
【図２】遮蔽体および取付部材を模式的に表した斜視図である。
【図３】取付部材の変形例を模式的に表した斜視図である。
【図４】第２実施形態に係る遮蔽体および取付部材を模式的に表した斜視図である。
【図５】第２実施形態に係る取付部材の変形例を模式的に表した斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：真空蒸着装置、  ２：真空チャンバ、  ４：蒸発材料源、  ６：シャッタ、  ６２：シャッタ支持部材、  ６３：シャッタモータ、  １０３：シャッタ本体、  １０４：遮蔽部、  Ａ：蒸発流、  Ｗ：ワーク
【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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