(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜用の基板回転装置であって、
第一の回転軸を中心に回転する主回転機構と、
前記主回転機構の回転に伴って前記第一の回転軸の周りを公転し、第二の回転軸を中心に自転する副回転機構と、
前記第一の回転軸の周囲に設けられ、前記副回転機構の公転運動を制御するガイド構造と、
を備え、
前記主回転機構が、前記副回転機構を備え、
前記第二の回転軸が前記第一の回転軸に対する径方向に変位し、
前記副回転機構は、成膜対象の基板を支持する支持構造を備え、
前記支持構造は、前記第二の回転軸を中心に回転し、
前記ガイド構造は、前記第一の回転軸に対する周方向に延びる接触面を有し、
前記ガイド構造は、前記径方向における前記第二の回転軸の変位を制御し、前記接触面と前記副回転機構とが接触するとき、前記副回転機構を前記接触面に沿った軌道で公転運動させる基板回転装置。
【請求項２】
前記接触面は、前記ガイド構造が備える前記第一の回転軸を向く内周面であり、
前記内周面は、前記副回転機構の前記径方向外側への変位を規制する請求項１記載の基板回転装置。
【請求項３】
前記主回転機構は、前記第一の回転軸を中心に回転する回転板を有し、
前記回転板は、前記径方向に沿うスリットを有し、
前記副回転機構は、
前記スリットを貫通する前記第二の回転軸と、
前記第二の回転軸の第一の端部に配置され、前記支持構造を有する回転台と、
前記第一の端部とは反対側の第二の端部に配置され、前記接触面上を走行する車輪と、を有し、
前記公転運動に伴って前記車輪が前記接触面上を走行している間、前記車輪と前記第二の回転軸を通じて連結された前記回転台とが自転する請求項１又は請求項２記載の基板回転装置。
【請求項４】
前記副回転機構は、前記接触面に押し当てる方向に前記副回転機構を付勢するバネを介して前記主回転機構と連結される請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の基板回転装置。
【請求項５】
前記副回転機構が、楕円軌道で、前記第一の回転軸の周りを公転運動する請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の基板回転装置。
【請求項６】
前記接触面が、前記周方向において楕円形に配置される請求項５記載の基板回転装置。
【請求項７】
前記接触面は、前記周方向において点対称ではない環形に配置され、
前記副回転機構は、非点対称の軌道で、前記第一の回転軸の周りを公転運動する請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の基板回転装置。
【請求項８】
前記ガイド構造は、前記接触面の少なくとも一部を前記径方向に移動させるためのスライド機構を備える請求項１〜請求項７のいずれか一項記載の基板回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、成膜用の基板回転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のレンズに均一な厚さの薄膜を形成するために、複数のレンズをそれぞれ回転自在に保持するレンズホルダを備える薄膜蒸着装置が既に知られている（例えば、特許文献１参照）。この薄膜蒸着装置では、レンズホルダが回転する際、レンズが遊星歯車機構によってレンズホルダ上で回転する。これにより、レンズは、自転しながら、レンズホルダの回転に合わせて公転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１９２８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光学及び半導体分野で用いられる成膜装置においては、通常、基板上に均一に薄膜が形成される。大きな基板に均一な膜厚で薄膜を形成することができれば、成膜に係るコストを低下させ、製品の生産性を向上させることができる。
【０００５】
しかしながら、蒸着源などの膜材料源から飛散粒子として発せられる膜材料の、基板に対する空間分布は、不均一である。不均一性は、基板の広い面積に薄膜を形成しようとするほど、悪化する。
【０００６】
このため、基板上に形成された不均一な厚さの薄膜を、膜厚補正板で均すことによって、膜厚を均一化することが従来行われている。しかしながら、膜厚補正板を用いて膜厚を均一化する方法では、膜厚補正板を高精度に基板上に取り付けなければならず、更には、飛散粒子の空間分布に合わせて、膜厚補正板を、作り直す必要がある。
【０００７】
引用文献１のように、レンズ等の成膜対象の基板を、成膜時に公転及び自転させる技術によっても、不均一な飛散粒子の空間分布の影響を抑えて、基板上におよそ均一な薄膜を形成できる。しかしながら、この技術によっても、薄膜の均一性には、改善の余地がある。
【０００８】
そこで、本開示の幾つかの実施形態によれば、従来よりも基板上に均一な厚さの膜を形成するのに好適な技術を提供できるのが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
幾つかの実施形態によれば、成膜用の基板回転装置が提供される。基板回転装置は、主回転機構と、副回転機構と、ガイド構造と、を備える。主回転機構は、第一の回転軸を中心に回転する。
【００１０】
主回転機構は、副回転機構を備える。副回転機構は、主回転機構の回転に伴って第一の回転軸の周りを公転し、第二の回転軸を中心に自転する。副回転機構は、成膜対象の基板を支持する支持構造を有する。支持構造は、第二の回転軸を中心に回転する。第二の回転軸は、第一の回転軸に対する径方向に変位する。
【００１１】
ガイド構造は、第一の回転軸の周囲に設けられ、副回転機構の公転運動を制御する。ガイド構造は、第一の回転軸に対する周方向に延びる接触面を有する。ガイド構造は、径方向における第二の回転軸の変位を制御し、接触面と副回転機構とが接触するとき、副回転機構を接触面に沿った軌道で公転運動させる。
【００１２】
従来のように、遊星歯車機構を用いて、成膜対象の基板の支持構造を公転及び自転する方法では、公転軌道が真円の円軌道となる。本開示者は、この円軌道が、基板上に均一な膜厚を高精度に形成することの妨げになっていることに気づいた。
【００１３】
上述した幾つかの実施形態に係る基板回転装置によれば、ガイド構造によって支持構造の公転軌道を制御することができるので、遊星歯車機構のように支持構造の公転軌道が、歯車の形状に対応する真円に限定されない。すなわち、幾つかの実施形態に係る基板回転装置によれば、ガイド構造を真円以外の形状とすることで、真円以外の公転軌道を実現することができる。
【００１４】
このように、幾つかの実施形態によれば、支持構造及び基板の回転運動の設計自由度を高めることができる。この設計自由度は、膜材料の空間分布の不均一さを打ち消すように、成膜対象の基板内の各点の位置を上記空間分布に対して変位させることを可能にする。従って、幾つかの実施形態によれば、基板上に高精度に均一な薄膜を形成可能な成膜用の基板回転装置を提供することができる。
【００１５】
幾つかの実施形態によれば、接触面は、ガイド構造が備える第一の回転軸を向く内周面であってもよい。内周面は、副回転機構の径方向外側への変位を規制してもよい。
【００１６】
副回転機構には、主回転機構の回転系において径方向外側に遠心力が働く。すなわち、副回転機構は、径方向外側に変位しようとする。ガイド構造の内周面での副回転機構との接触により、遠心力による変位を規制すれば、副回転機構を安定的にガイド構造の内周面に沿う軌道で公転させることができ、支持構造の公転運動を高精度に制御することができる。この高精度な制御は、均一な膜厚形成に貢献する。
【００１７】
幾つかの実施形態によれば、主回転機構は、第一の回転軸を中心に回転する回転板を有してもよい。回転板は、径方向に沿うスリットを有してもよい。副回転機構は、スリットを貫通する第二の回転軸を有していてもよい。
【００１８】
副回転機構は、第二の回転軸の第一の端部に、支持構造を有する回転台を有していてもよい。副回転機構は、第二の回転軸の第一の端部とは反対側の第二の端部に、ガイド構造の接触面上を走行する車輪を有していてもよい。公転運動に伴って車輪が接触面上を走行している間、車輪と第二の回転軸を通じて連結された回転台とが自転してもよい。
【００１９】
こうした基板回転装置によれば、副回転機構のガイド構造に沿う公転及び自転を、比較的簡単な機械構造により実現することができる。
【００２０】
幾つかの実施形態によれば、副回転機構は、接触面に押し当てる方向に副回転機構を付勢するバネを介して主回転機構と連結されてもよい。このような付勢は、副回転機構をガイド構造の接触面に沿って安定的に且つ正確に公転させることを可能にし、結果として、膜厚の均一性を向上させる。
【００２１】
幾つかの実施形態によれば、基板回転装置は、副回転機構が楕円軌道で第一の回転軸の周りを公転運動するように構成されてもよい。幾つかの実施形態によれば、ガイド構造の接触面は、周方向において楕円形に配置されてもよい。
【００２２】
幾つかの実施形態によれば、ガイド構造の接触面は、周方向において点対称ではない環形に配置されてもよい。副回転機構は、非点対称の軌道で、第一の回転軸の周りを公転運動してもよい。こうした公転軌道は、均一な膜厚形成に有利である。なぜなら、膜材料の空間分布は、多くの場合、点対称の分布を示すためである。
【００２３】
幾つかの実施形態によれば、ガイド構造は、接触面の少なくとも一部を径方向に移動させるためのスライド機構を備えてもよい。スライド機構を備える基板回転装置によれば、利用者は、スライド機構を通じて公転軌道を調整することができ、より高精度に均一な膜厚を基板上に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】幾つかの実施形態における基板回転装置を備える誘電体膜蒸着装置の概念図である。
【図２】幾つかの実施形態における基板回転装置の概略平面図である。
【図３】幾つかの実施形態における案内装置の概略平面図である。
【図４】幾つかの実施形態における基板回転装置の回転軸方向に沿う概略断面図である。
【図５】幾つかの実施形態における副回転装置が取り付けられた主回転装置の概略背面図である。
【図６】幾つかの実施形態におけるスリットの長尺方向に直交する断面における副回転装置の概略断面図である。
【図７Ａ】幾つかの実施形態における公転及び自転運動を説明した図である。
【図７Ｂ】幾つかの実施形態における公転及び自転運動を説明した図である。
【図８】膜厚に関する実験結果を示すグラフである。
【図９】幾つかの実施形態におけるガイドレールの周方向の外形を示した図である。
【図１０】幾つかの実施形態におけるスライド機構を備えるガイドレールの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に幾つかの実施形態を、図面を参照しながら説明する。
幾つかの実施形態の基板回転装置１００は、誘電体膜蒸着又は結晶成長に用いられる成膜用の基板回転装置１００である。基板回転装置１００は、基板２００上への均一な薄膜形成を支援するために、モータ１１０からの動力を受けて、成膜対象の基板２００を公転及び自転させる。
【００２６】
基板２００の例には、光学基板の他、半導体装置の製造に用いられる基板が含まれる。光学基板に対する薄膜形成は、例えば、光学基板に対して所定の光学特性を付与するために行われる。光学基板の例には、平面基板の他、凸面又は凹面を有する基板が含まれる。
【００２７】
基板回転装置１００は、例えば図１に示すように、複数の蒸着源１０を有する誘電体膜蒸着装置１の容器１５内に配置される。基板回転装置１００では、基板２００の成膜対象面が蒸着源１０と対向する。
【００２８】
基板回転装置１００は、モータ１１０からの動力を受けて、容器１５内で、基板２００を公転及び自転させる。容器１５は、真空状態に保持される。この状態で、蒸着源１０からは膜材料が気化し、気化した膜材料が飛散粒子として容器１５内に飛散する。図１における破線は、飛散粒子の広がりを概念的に示し、矢印は、飛散方向を概念的に示す。
【００２９】
飛散粒子が基板２００に付着することにより、基板２００上には薄膜が形成される。複数の蒸着源１０は、異なる種類の薄膜を基板２００上に積層する際、順に動作する。各蒸着源１０は、動作時に、対応する種類の薄膜が基板２００上に形成されるように、対応する膜材料を気化及び飛散させる。
【００３０】
各蒸着源１０から基板２００上に飛散する膜材料の空間分布は、概略点対称の幾何学形状を示す。中心に近いほど膜材料の飛散量は多く、中心から離れるほど膜材料の飛散量は小さい。
【００３１】
従って、基板２００に形成される薄膜の膜厚λは、通常、関数λ＝Ｔ（ｒ）＝Ｔ０＋ｋ１・ｒ＋ｋ２・ｒ２＋ｋ３・ｒ３＋…に従う分布、すなわち、中心からの距離ｒを変数として有する一変数多項式に従う分布を示す。基板２００が回転運動せず静止している状態で薄膜形成が行われる場合、係数ｋ１，ｋ２，ｋ３，…は、膜材料の飛散分布に従う。
【００３２】
幾つかの実施形態の基板回転装置１００では、基板２００を、公転及び自転させることにより、基板２００上の各点を、膜材料の飛散分布に対して変位させる。これにより、係数ｋ１，ｋ２，ｋ３，…を、ゼロに近づけ、定数項Ｔ０のみの、距離ｒによらない均一な膜厚λの分布Ｔ（ｒ）を示す、一様な薄膜を基板２００の広い面積に対して形成する。
【００３３】
基板回転装置１００は、楕円等の真円ではない非点対称の公転軌道を実現することによって、従来よりも均一な薄膜形成を実現する。この公転軌道のために、基板回転装置１００は、図２に示すように構成される。
【００３４】
図２に示す基板回転装置１００は、案内装置１３０と、案内装置１３０上に取り付けられる主回転装置１５０と、主回転装置１５０に取り付けられる複数の副回転装置１７０と、を備える。
【００３５】
図２における破線は、基板回転装置１００の表面より裏側に位置する部位の一部を透過して表す。図２における矢印は、主回転装置１５０が回転運動すること、副回転装置１７０が部分的に回転運動及び直線運動することを示している。
【００３６】
案内装置１３０は、図３及び図４に示すように、基礎板１３１と、基礎板１３１に玉軸受１３３を介して回転可能に保持されるシャフト１３５と、ガイド部材１３７と、を備える。
【００３７】
ガイド部材１３７は、ガイドレール１３７Ａと、ガイドレール１３７Ａの輪郭と同形状の周縁を有する底板１３７Ｃと、を備える。図４に示すように、ガイドレール１３７Ａは、底板１３７Ｃの周縁から突設する。
【００３８】
底板１３７Ｃは、シャフト１３５を通すための孔１３７Ｄを有する。ガイド部材１３７は、孔１３７Ｄにシャフト１３５が貫通した状態で、基礎板１３１に例えば螺子留めにより固定される。
【００３９】
ガイドレール１３７Ａは、ガイド部材１３７が基礎板１３１に固定された状態で、シャフト１３５の周りにおいて、非点対称の環形に配置される。図３に示す例によれば、ガイドレール１３７Ａは、周方向に楕円形の輪郭を有する。
【００４０】
主回転装置１５０は、案内装置１３０に対し回転可能に保持される。主回転装置１５０は、図２及び図４に示すように、主回転板１５１と、シャフト１５５と、を備える。シャフト１５５は、主回転板１５１の中心から案内装置１３０に向けて主回転板１５１の法線方向に延びる。シャフト１５５は、主回転板１５１に連結され、更には、案内装置１３０のシャフト１３５の第一端に連結される。
【００４１】
シャフト１３５の第二端は、案内装置１３０の裏面に突出する。シャフト１３５の第二端には、モータ１１０が連結される。これにより、主回転装置１５０は、主回転板１５１がモータ１１０からの動力を受けて、シャフト１５５を中心に回転するように、案内装置１３０上に配置される。
【００４２】
図２に示すように主回転板１５１は、９０度間隔で径方向に延びる長尺のスリット１５９を備える。副回転装置１７０の数は、スリット１５９と同数である。副回転装置１７０のそれぞれは、対応するスリット１５９を貫通する。
【００４３】
副回転装置１７０のそれぞれは、図２、図４、図５及び図６に示すように、回転台１７１と、シャフト１７５と、車輪１７９と、１軸スライドステージ１８０と、バネ構造１８５と、を備える。１軸スライドステージ１８０は、図４において破線に対応する位置に配置される。図４において１軸スライドステージ１８０の詳細は省略される。
【００４４】
シャフト１７５は、スリット１５９及び１軸スライドステージ１８０を貫通する。１軸スライドステージ１８０は、スリット１５９に沿って設けられ、主回転板１５１の裏面に固定される。
【００４５】
具体的に、１軸スライドステージ１８０は、シャフト１７５を、スリット１５９に沿って主回転板１５１の径方向に移動可能に保持する。１軸スライドステージ１８０は、シャフト１７５を回転可能に保持するための玉軸受１８１Ａを含むステージ本体１８１を備える。ステージ本体１８１は、スリット１５９に沿って主回転板１５１の径方向にスライドする。
【００４６】
シャフト１７５の第一端は、主回転板１５１の表面から突出する。シャフト１７５の第一端は、回転台１７１の裏側で、回転台１７１の中心に連結される。これにより回転台１７１は、シャフト１７５を中心に回転可能な状態、且つ、シャフト１７５の移動に伴って主回転板１５１の径方向に直線運動可能な状態で、主回転板１５１の表側に配置される。
【００４７】
回転台１７１は、円形の輪郭を有し、表側に矩形状の基板２００を支持する支持構造を有する。具体的には、回転台１７１は、表側に、基板２００の形状に対応した矩形状の窪み１７１Ａを有し、窪み１７１Ａにはめ込まれた基板２００を、支持する。
【００４８】
回転台１７１は、図４及び図６に示すように中空の内部構造を有し、基板２００の縁を基板２００の裏側から支持する。回転台１７１に連結されるシャフト１７５は、中空の筒状部材である。回転台１７１の空洞部１７１Ｂは、シャフト１７５の第一端とは反対側の第二端まで連通する。
【００４９】
シャフト１７５の第二端は、主回転板１５１の裏側に位置する。シャフト１７５の第二端には、シャフト１７５の開口部を覆うように受光センサＲＳが設けられる。受光センサＲＳは、基板２００上から照射され、基板２００及び上記空洞部１７１Ｂを通って伝播してくる測定光を受光し、その受光した測定光の受光強度に対応する信号を出力する。受光センサＲＳにより出力された信号は、基板２００に形成された薄膜の厚みを計測するために用いられる。
【００５０】
シャフト１７５の第二端は、車輪１７９の中心に連結される。このようにしてシャフト１７５の第一端に回転台１７１が連結され、シャフト１７５の第二端に車輪１７９が連結されることにより、回転台１７１は、車輪１７９の回転に合わせて、シャフト１７５を中心に回転（自転）する。
【００５１】
車輪１７９の構成において、円形の輪郭を有する車輪本体１７９Ａの側壁に、Ｏリング１７９Ｂが装着される。車輪１７９は、ガイドレール１３７Ａの内周面１３７Ｂ上を走行するように、ガイドレール１３７Ａの内周面１３７ＢにＯリング１７９Ｂが接触する高さに配置される。
【００５２】
すなわち、車輪１７９は、主回転板１５１が回転するとき、主回転板１５１の回転によって生じる回転台１７１の公転運動に合わせて、ガイドレール１３７Ａの内周面１３７Ｂ上を走行する。
【００５３】
バネ構造１８５は、車輪１７９がガイドレール１３７Ａの内周面１３７Ｂから離れることなく、更にはスリップすることなく、ガイドレール１３７Ａの内周面１３７Ｂ上を安定走行する挙動を実現するために設けられる。
【００５４】
バネ構造１８５は、スリット１５９を挟みスリット１５９の長尺方向に沿って配置された二つのバネ１８５Ａを備える。二つのバネ１８５Ａの第一端は、スリット１５９よりも主回転板１５１の径方向外側で、バネ固定部１８５Ｂに連結される。バネ固定部１８５Ｂは、主回転板１５１の裏面に固定される。
【００５５】
二つのバネ１８５Ａの第一端とは反対側の第二端は、１軸スライドステージ１８０のステージ本体１８１に連結される。バネ１８５Ａの長さは、張力が働いていない状態で、スリット１５９よりも十分短い。
【００５６】
このバネ構造１８５により、車輪１７９は、ステージ本体１８１及びシャフト１７５を通じて、主回転板１５１の径方向外側を向く張力をバネ１８５Ａから受けて、ガイドレール１３７Ａの内周面１３７Ｂに押し当てられる。
【００５７】
すなわち、車輪１７９は、バネ１８５Ａから径方向外側への付勢力を受けて、ガイドレール１３７Ａの内周面１３７Ｂに押し当てられる。これにより、車輪１７９は、ガイドレール１３７Ａの内周面１３７Ｂでスリップしたりガイドレール１３７Ａから離間したりすることが略ない状態で、自転しながらガイドレール１３７Ａに沿う軌道上を公転する。
【００５８】
図３に示すようにガイドレール１３７Ａが楕円形であるとき、副回転装置１７０の車輪１７９及びそれに連動する回転台１７１は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように楕円軌道で公転しながら、自転する。図７Ａに示すように車輪１７９が配置された状態から、主回転板１５１が矢印方向に角度α回転すると、車輪１７９は、楕円軌道を描きながら、図７Ｂに示す位置に移動する。図７Ａ及び図７Ｂにおいて主回転板１５１は破線で示される。
【００５９】
主回転板１５１の回転時、主回転板１５１の径方向における回転台１７１及び車輪１７９の位置は、遠心力、バネ構造１８５による付勢力、及び、ガイドレール１３７Ａから車輪１７９への抗力を伴う力学的作用により、ガイドレール１３７Ａに沿う位置に制御される。すなわち、ガイドレール１３７Ａは、副回転装置１７０の車輪１７９との接触により上記径方向における車輪１７９及びシャフト１７５の位置を制御し、それにより回転台１７１の公転運動を制御する。
【００６０】
幾つかの実施形態の基板回転装置１００は、ガイドレール１３７Ａを用いた公転軌道の制御により、基板２００を支持する回転台１７１を、非点対称の楕円軌道に沿って公転させつつ、回転台１７１を自転させる。この公転及び自転により、基板２００上の各点を、蒸着源１０からの膜材料の不均一な空間分布を横断するように複雑に変位させ、基板２００の表面に均一な厚みの薄膜が形成されるようにする。
【００６１】
図８に示すグラフは、比較実験のために、主回転板１５１上で隣接する二つの副回転装置１７０の間に、主回転板１５１に対して動かないように固定した基板保持台を設けた状態で、基板回転装置１００を回転させながら薄膜形成を行ったときの、回転台１７１に保持された基板２００の膜厚λと、基板保持台に保持された基板２００の膜厚λと、を計測した結果を示す。
【００６２】
グラフにおける横軸は、基板２００表面の位置を示す。グラフにおける縦軸は、基板２００の表面に形成された薄膜の膜厚λを示す。実線で示されたグラフが、基板保持台に載置された基板２００上の膜厚λの空間分布を示し、点線で示されたグラフが、幾つかの実施形態の回転台１７１に載置された基板２００上の膜厚λの空間分布示す。このように、幾つかの実施形態の基板回転装置１００では、極めて高い精度で、基板２００上に均一な厚さ（λ）の薄膜を形成できることが理解できる。
【００６３】
以上に説明したように、幾つかの実施形態の基板回転装置１００では、主回転機構に対応する主回転装置１５０が、第一の回転軸（シャフト１３５，１５５）を中心に回転する。
【００６４】
副回転機構に対応する副回転装置１７０の回転台１７１、シャフト１７５及び車輪１７９が、主回転板１５１の回転に伴って、第一の回転軸（シャフト１３５，１５５）の周りを公転し、第二の回転軸（シャフト１７５）を中心に自転する。回転台１７１、シャフト１７５、及び車輪１７９は、主回転板１５１に設けられる。
【００６５】
副回転装置１７０においては、基板２００の支持構造（窪み１７１Ａ）を備える回転台１７１が、第二の回転軸（シャフト１７５）を中心に回転し、更には、第二の回転軸（シャフト１７５）が、主回転板１５１の径方向に変位する。
【００６６】
ガイド構造を構成するガイドレール１３７Ａは、副回転装置１７０の公転運動を制御するために用いられる内周面１３７Ｂを有する。内周面１３７Ｂは、第一の回転軸（シャフト１３５，１５５）に対する周方向に延び、非点対称の環形の輪郭を有し、第一の回転軸を向く。
【００６７】
ガイドレール１３７Ａは、内周面１３７Ｂを副回転装置１７０の車輪１７９と接触させ、主回転板１５１の径方向外側への車輪１７９の変位を規制する。この規制により、ガイドレール１３７Ａは、第二の回転軸（シャフト１７５）及び回転台１７１のスリット１５９に沿う径方向への変位を、副回転装置１７０が内周面１３７Ｂに対応する軌道（内周面１３７Ｂに沿った軌道）で公転運動するように、制御する。
【００６８】
このように幾つかの実施形態の基板回転装置１００は、膜厚補正板や遊星歯車機構を用いずに、回転台１７１の自転を伴う、非点対称の公転運動を実現し、基板２００の各点を、蒸着源１０から飛散する膜材料の空間分布に対して変位させる。従って、実験結果からも理解できるように、高精度に均一な薄膜を基板２００の表面上に形成できる。
【００６９】
遊星歯車機構を用いた成膜では、公転軌道が真円であるために、関数Ｔ（ｒ）の偶関数項、すなわち次数ｎが偶数のｒｎ項の影響を、その係数をゼロに近づけて取り除くことが難しい。これに対し、幾つかの実施形態では、非点対称の楕円形の公転軌道で回転台１７１を公転させることができるので、偶関数項の影響を取り除くことができ、均一な膜厚λを実現できる。
【００７０】
また、遊星歯車機構を用いた成膜では、公転軌道が真円であるために、飛散粒子の空間分布が異なる複数の蒸着源１０を利用する場合に、蒸着源１０のそれぞれで形成される薄膜をすべて均一に形成することが難しかった。幾つかの実施形態の基板回転装置１００によれば、このような不均一性も抑制し得る。すなわち、基板回転装置１００によれば、複数の蒸着源１０のそれぞれを用いて形成される薄膜を、従来よりも均一に形成できる。
【００７１】
更に言えば、遊星歯車機構では、回転時に振動が発生しやすいが、幾つかの実施形態の基板回転装置１００によれば、回転時の振動も抑制できる。この振動抑制は、高精度な膜厚形成に貢献する。
【００７２】
幾つかの実施形態では、歯車ではなく、ガイドレール１３７Ａを用いて公転軌道を制御するため、比較的大規模な基板回転装置１００を製造しやすく、大きな基板２００に均一な膜厚を形成可能なシステムを構築できる。従って、幾つかの実施形態によれば、成膜に係るコストを低下させ、製品の生産性を向上させることができる。
【００７３】
幾つかの実施形態では、バネ構造１８５による付勢力及び遠心力を利用して、副回転装置１７０の車輪１７９をガイドレール１３７Ａの内周面１３７Ｂに対し、離間しないように、更には、スリップしないように押し当てる。そして、車輪１７９の回転を利用して回転台１７１を第二の回転軸（シャフト１７５）を中心に回転させる。このことは、基板２００の回転運動の高精度な制御を可能にし、高精度な薄膜形成を可能にする。
【００７４】
幾つかの実施形態によれば、ガイドレール１３７Ａの周方向の形状を変更することで、図３に示される楕円軌道以外の様々な公転軌道も容易に実現できる。楕円率は、図３に示される例に限定されない。例えば、公転軌道は、楕円率ａ／ｂが０．９９以下の任意の楕円であり得る。ここでａは、楕円の最短距離であり、ｂは、楕円の最長距離である。
【００７５】
ガイドレール１３７Ａは、図９に示すように、楕円形以外の非点対称の環形の輪郭を有したガイドレール１３９Ａに変更されてもよい。ガイドレール１３９Ａは、基礎板１３１上において、周方向に蛇行するように配置されてもよい。
【００７６】
ガイドレールの形状が異なる複数のガイド部材１３７を用意し、これらのガイド部材１３７を基礎板１３１に対して付け替えることにより、基板回転装置１００では、非常に多種の公転運動を実現できる。
【００７７】
基板回転装置１００には、ガイドレール１３７Ａ，１３９Ａを可動するための機構が設けられてもよい。図１０に示すように、基板回転装置１９０は、第一のスライド機構１４１と第二のスライド機構１４２とを備える。第一のスライド機構１４１は、ガイドレール１３９Ａの第一の部分１３９１を第一の回転軸に対する径方向にスライドさせる。第二のスライド機構１４２は、ガイドレール１３９Ａの第二の部分１３９２を第一の回転軸に対する径方向にスライドさせる。第一のスライド機構１４１と第二のスライド機構１４２とは、案内装置１３０の基礎板１３１上に配置される。ガイドレール１３９Ａの第一の部分１３９１及び第二の部分１３９２は、底板及びガイドレール１３９Ａの他の部分から分離される。
【００７８】
基板回転装置１９０は、ガイドレール１３９Ａの一部が移動可能に構成されること、第一及び第二のスライド機構１４１，１４２を備えることを除けば、上述した実施形態の基板回転装置１００と同様に構成され得る。基板回転装置１９０によれば、膜厚の均一化のために、回転台１７１の公転軌道を調整できるので、より高精度な薄膜形成を実現できる。
【００７９】
上記に幾つかの実施形態における基板回転装置を例示的に説明したが、基板回転装置が上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができることは、言うまでもない。
【００８０】
例えば、基板回転装置においてバネ構造１８５は設けられなくてもよい。バネ構造１８５なしでも遠心力によって十分に車輪１７９がガイドレール１３７Ａ上に押圧される場合もあり得る。この他、図面に示される基板回転装置１００は、概念的なものであり、基板回転装置１００の各部の寸法や形状は、図示されるものに限定されない。
【００８１】
上記実施形態における１つの構成要素が有する機能は、複数の構成要素に分散して設けられてもよい。複数の構成要素が有する機能は、１つの構成要素に統合されてもよい。上記実施形態の構成の一部は、省略されてもよい。特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【符号の説明】
【００８２】
１…誘電体膜蒸着装置、１０…蒸着源、１５…容器、１００…基板回転装置、１１０…モータ、１３０…案内装置、１３１…基礎板、１３３…玉軸受、１３５…シャフト、１３７…ガイド部材、１３７Ａ…ガイドレール、１３７Ｂ…内周面、１３７Ｃ…底板、１３７Ｄ…孔、１３９Ａ…ガイドレール、１４１…第一のスライド機構、１４２…第二のスライド機構、１５０…主回転装置、１５１…主回転板、１５５…シャフト、１５９…スリット、１７０…副回転装置、１７１…回転台、１７１Ａ…窪み、１７１Ｂ…空洞部、１７５…シャフト、１７９…車輪、１７９Ａ…車輪本体、１７９Ｂ…Ｏリング、１８０…１軸スライドステージ、１８１…ステージ本体、１８１Ａ…玉軸受、１８５…バネ構造、１８５Ａ…バネ、１８５Ｂ…バネ固定部、１９０…基板回転装置、２００…基板、ＲＳ…受光センサ。
【要約】
【課題】均一な薄膜を形成すること。
【解決手段】基板回転装置１００は、主回転機構１５０と、副回転機構１７１，１７５，１７９と、ガイド構造１３７Ａとを備える。主回転機構は、第一の回転軸を中心に回転する。主回転機構は、副回転機構を備える。副回転機構は、主回転機構の回転に伴って第一の回転軸の周りを公転し、第二の回転軸を中心に自転する。第二の回転軸は、第一の回転軸に対する径方向に変位する。ガイド構造は、第一の回転軸に対する周方向に延びる接触面１３７Ｂを有する。ガイド構造は、径方向における第二の回転軸の変位を制御し、接触面と副回転機構とが接触するとき、副回転機構を接触面に沿った軌道で公転運動させる。
【選択図】図２【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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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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