(57)【要約】【課題】使用寿命の長いシャッターを備えた真空蒸着装置を提供する。【解決手段】真空チャンバー１の上部中央に基板４ａ，…をセットした基板ホルダー５が、基板ホルダー５の下方に蒸発材料８ａ，…を収容する凹部９ａ，…を周辺に近い同一半径上に設けられた回転体１０…から成る坩堝１２が回転可能に取り付けられている。基板ホルダー５と坩堝１２の間にはシャッター５１が配置されており、シャッター自身に坩堝１２からの蒸発粒子を基板方向に通過させる孔５１Ｈが開けられており、且つ、通過孔５１Ｈと通過孔以外の遮蔽部分が前記凹部に対向する位置に来ることが出来るようにシャッタ５１が自転出来るように成してある。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発材料を収容する凹部を有する坩堝、該凹部の蒸発材料を衝撃して蒸発材料を蒸発させるための電子ビームを発生する電子照射手段、蒸発粒子が膜状に付着させられる基板をセットした基板ホルダー、及び、坩堝と基板の間に配置されたシャッターを備えた真空蒸着装置において、シャッター自身に坩堝からの蒸発粒子を基板方向に通過させる孔が開けられており、且つ、該シャッターに設けられた通過孔と該通過孔以外の遮蔽部分が前記凹部に対向する位置に来ることが出来るようにシャッタが自転出来るように成した真空蒸着装置。
【請求項２】
前記坩堝は蒸発材料を収容する凹部を複数有する回転体から成り、前記電子照射手段は該回転体の回転により蒸着位置に来た凹部の蒸発材料を衝撃するように成した請求項１記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記シャッターの遮断部分が通過孔の両側に出来るようにシャッターを形成した請求項１記載の真空蒸着装置。
【請求項４】
前記通過孔を２個以上設け、その各通過孔の間の部分が遮断部分に成るようにシャッターを形成した請求項１記載の真空蒸着装置。
【請求項５】
前記シャッターの回転中心が坩堝の回転体の中心と一致するようにシャッターと回転体を相対配置した請求項２記載の真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、坩堝と基板の間にシャッターを備えた真空蒸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空蒸着装置は、光学レンズの反射防止膜等、幅広く成膜に使われている。
【０００３】
真空蒸着装置は、真空チャンバー内に置かれた蒸発材料を加熱蒸発させ、蒸発粒子を基板に付着させるもので、加熱方法には、抵抗加熱によって蒸発材料を加熱蒸発させる方法や、電子ビーム加熱により蒸発材料を加熱蒸発させる方法等があり、蒸着方法には、蒸発粒子をそのまま基板に付着させる方法や、蒸発粒子をイオン化して付着させる方法等がある。
【０００４】
図１（ａ）は真空蒸着装置の１概略例を示したもの、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である（尚、図１（ｂ）では保護カバー板１９を省略した）。
【０００５】
図中１は真空チャンバーで、排気通路２を通じて真空ポンプ３により排気されるように成っている。
【０００６】
真空チャンバー１の上壁中央には、基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄがセットされた基板ホルダー５が、回転軸６を介してモーター７により回転可能に取り付けられている。
【０００７】
基板ホルダー５の下方の底壁には、蒸発材料８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを収容するための凹部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが周辺に近い同一半径上に設けられた回転体１０及び回転軸１１から成る坩堝１２が、回転軸１１を介してモーター１３により回転可能に取り付けられている。
【０００８】
この坩堝１２は、回転により、前記基板ホルダー５の回転軸６の回転中心軸延長線上の位置に１つの凹部（図では９ａ）が来る様に配設されている。尚、この位置を以後、蒸着位置と称す。
【０００９】
１４は電子銃で、該電子銃は、ここからの電子ビームが偏向器（図示せず）により２７０゜偏向され、蒸着位置に来た凹部（図では９ａ）に収容された蒸発材料を衝撃加熱する位置に配設されている。尚、電子銃１４と蒸着位置にある凹部の間には、電子銃１４から発生し、偏向器（図示せず）で２７０゜偏向された電子ビームで蒸発材料上を走査させるための走査用コイル（図示せず）が設けられている。
【００１０】
１５は、蒸着位置に来ている凹部からの蒸発粒子の基板ホルダー５方向への飛散を遮蔽することが出来るシャッターで、モーター１８により回転する回転軸１７の周りを支持棒１６を介して所定角度移動可能に取り付けられている。
【００１１】
１９は蒸発位置にない凹部に収容された蒸発材料に、蒸着位置に来ている凹部に収容されている蒸発材料の蒸発による粒子等の混入を防ぐための保護カバー板で、蒸着位置に来ている凹部に対向している部分だけに、凹部の上面の広さに対応した大きさの孔２０が開けられている。
【００１２】
尚、前記基板ホルダー５の回転を司るモーター７、坩堝１２の回転を司るモーター１３、シャッター１５の移動を司るモーター１８、真空ポンプ３、電子銃１４、偏向器（図示せず）及び走査コイル（図示せず）は制御装置（図示せず）の指令に従って作動する。
【００１３】
この様な構成の真空蒸着装置で基板上に多層膜を成膜しようとする場合、先ず、真空チャンバー１内を真空ポンプ３により真空排気する。
【００１４】
真空チャンバー１内が所定の真空度に達したら、電子銃１４を作動させる。この時、既に、モータ−１３の作動により凹部９ａが蒸着位置に来ており、モーター１８の作動によりシャッター１５は蒸着位置に来ている凹部と基板ホルダー５との間、即ち、遮蔽位置に来ている。尚、モーター７の作動により、基板ホルダー５は回転し始めている。
【００１５】
電子銃１４の作動により、該電子銃からの電子ビームは偏向器（図示せず）により２７０゜偏向され、保護カバー板１９の孔２０を介して凹部９ａに収容されている蒸発材料８ａに当たる。そして、走査コイル（図示せず）の働きにより、電子ビームは該蒸発材料８ａ上を走査する。
【００１６】
この電子ビームの衝撃により、蒸発材料は加熱され、やがて蒸発を始める。
この蒸発が安定したら、モーター１８の作動により、シャッター１５は凹部９ａと基板ホルダー５を結ぶライン上から大きく外れた位置（開放位置）に所定角度移動する。
【００１７】
該移動により、凹部９ａからの蒸発粒子は保護カバー板１９の孔２０を通過して基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに到達し、これらの表面に薄膜状に付着する。
【００１８】
次に、凹部９ｂに収容された蒸発材料８ｂを基板に成膜する時には、シャッター１５を遮蔽位置に戻し、続いて、凹部９ｂが蒸着位置に来るように坩堝１２を回転させる。
【００１９】
そして、蒸発材料８ａを基板表面上に膜状に付着させた時と同様に、シャッター１５を開放位置に所定角度移動させ、蒸発材料８ｂを基板表面上に膜状に付着させる。
【００２０】
以後、蒸発材料８ｃ，８ｄも同様にして基板表面上に膜状に付着させる。
【００２１】
【特許文献１】
特開平８−２２５９２７号公報
【特許文献２】
特開１０−２８０１３０号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
さて、多層膜の成膜においては、蒸発材料が次々変わるので、シャッターの開閉（所定角度の移動）を高速に行う必要があるが、シャッター機構は、支持棒１６の先端に質量の大きいシャッター１５が支持され、そのシャッターを回転軸１７を中心に所定角度移動させる機構なので、シャッター１５を高速に移動移動させた場合の停止時の振動が大きく、その為、シャッター１５の瞬時の停止が困難である。
【００２３】
又、前記した様に、シャッター機構は、支持棒１６の先端に質量の大きいシャッター１５が支持され、そのシャッター１５を回転軸１７を中心に所定角度移動させる機構なので、真空チャンバーの大きさをある程度大きくせざるを得ず、真空チャンバー１のコンパクト化の障害となっている。
【００２４】
又、シャッター１５が遮蔽位置にある時、シャッター５の坩堝対向面に蒸発粒子が付着堆積するが、この堆積量が多くなると、シャッター開閉時にこの堆積物が剥がれ落ちることがある。この時、剥がれた堆積物が坩堝１２の凹部に入ると、当然のことながら基板への成膜に支障を来す。そこで、面積の大きなシャッターを使用して、堆積物の量が多くなったら、別の面が遮蔽位置に来るようにしたり、或いは、シャッターを複数枚設けて、堆積物の量が多くなったら、別のシャッターが遮蔽位置に来るように成す対策が考えられる。しかし、何れも、真空チャンバーの大きさを大きくせざるを得ず、真空チャンバー１のコンパクト化の障害になるばかりか、前者の場合には回転駆動機構も大型化せざるを得なくなり、後者の場合には真空チャンバー１内が複雑化する。
【００２５】
本発明は、この様な問題点を解決する為になされたもので、新規な真空蒸着装置を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づく真空蒸着装置は、蒸発材料を収容する凹部を有する坩堝、該凹部の蒸発材料を衝撃して蒸発材料を蒸発させるための電子ビームを発生する電子照射手段、蒸発粒子が膜状に付着させられる基板をセットした基板ホルダー、及び、坩堝と基板の間に配置されたシャッターを備えた真空蒸着装置において、シャッター自身に坩堝からの蒸発粒子を基板方向に通過させる孔が開けられており、且つ、該シャッターに設けられた通過孔と該通過孔以外の遮蔽部分が前記凹部に対向する位置に来ることが出来るようにシャッタが自転出来るように成したことを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の態様の形態を詳細に説明する。
【００２８】
図２（ａ）は本発明の真空蒸着装置の一概略例、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である（尚、図２（ｂ）では、シャッター５１と回転体１０と電子銃１４のみ示した）。図中前記図１にて使用した記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示す。
【００２９】
図２に示す装置が図１に示す装置と異なるところは、シャッター機構の構造である。
【００３０】
図中５１は、その中心とエッジとの間に蒸発粒子を通過させるための大きな孔５１Ｈが開けられたシャッターで、坩堝１２の回転体１０の上方にあって、その中心に嵌入された回転軸５２の中心軸が回転体１０の中心軸と一致するように配置される。シャッター５１の回転軸５２の先端にはプーリー５３が取り付けられている。
【００３１】
５４はモーター５５により回転する回転軸で、その先端部にはプーリー５６が取り付けられている。
【００３２】
５７は前記二つのプーリーに懸架されたベルトである。
【００３３】
５８は回転軸５４及びプーリー５６の回転が、ベルト５７を介してプーリー５３及びシャッター５１の回転軸５２にスムーズに伝わり、且つ、回転軸５２とプーリー５３を含むシャッタ５１を支持するように成された支持筒で、図５に示す様に、シャッター５１と回転軸５２の一部を収容する大円筒部５８Ａと、回転軸５４とプーリー５６を収容する小円筒部５８Ｂから成る。この支持筒の、シャッターの回転軸５２と接する部分にはベアリング（図示せず）がはめ込まれており、又、シャッター５１との間にはシャッタ５１がスムーズに回転出来るように僅かな隙間が形成されている。又、この支持筒の、回転軸５４に取り付けられたプーリー５６に対向する部分にはベルト５７を通す孔が開けられており、又、この支持筒の大円筒部５８Ａの先端部の各上下部に、シャッター５１に開けられた孔５１Ｈと同一径の孔５８Ｈａ，５８Ｈｂが開けられている。尚、この支持筒の小円筒部５８Ｂは真空チャンバー１の底面に固定されている。
【００３４】
この様な構成の真空蒸着装置で基板上に多層膜を成膜しようとする場合、先ず、真空チャンバー１内を真空ポンプ３により真空排気する。
【００３５】
真空チャンバー１内が所定の真空度に達したら、電子銃１４を作動させる。この時、既に、モータ−１３の作動により凹部９ａが蒸着位置に来ており、モーター５５の作動により回転軸５４，プーリー５６，ベルト５７，プーリー５３及び回転軸５２を通じてシャッター５１は自転し、図３に示す様に、孔５１Ｈの左回転方向の部分Ｑａが蒸着位置に来ている凹部９ａの中心部と基板ホルダー５の中心部を結ぶライン上、即ち、遮蔽位置に来ている。又、モーター７の作動により、基板ホルダー５は回転し始めている。
【００３６】
電子銃１４の作動により、該電子銃から発生した電子ビームは偏向器（図示せず）により２７０゜偏向され、保護カバー板１９の孔２０を介して凹部９ａに収容されている蒸発材料８ａに当たる。そして、走査コイル（図示せず）の働きにより、電子ビームは該蒸発材料８ａ上を走査する。この電子ビームの衝撃により、蒸発材料は加熱され、やがて蒸発を始める。
【００３７】
前記蒸着位置にある凹部９ａの蒸発材料８ａの蒸発が安定したら、モーター５５の作動により、シャッター５１を自転させ、凹部９ａの中心部と基板ホルダー５の中心部を結ぶライン上にシャッター５１に開けられた孔５１Ｈの中心が来るようにし（図２に示す状態）、凹部９ａからの蒸発粒子を保護カバー板１９の孔２０及びシャッター５１の孔５１Ｈを介して基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの表面に薄膜状に付着させる。
【００３８】
この成膜が所定時間行われたら、モーター５５の作動により、シャッター５１を自転させて、図３に示す様に、孔５１Ｈの左回転方向の部分Ｑａが凹部９ａの中心部分と基板ホルダー５の中心部分を結ぶライン上に来る様にし、続いて、モーター１３の作動により、凹部９ｂが蒸着位置に来るように坩堝１２を回転させる。
【００３９】
この様にして、蒸着位置にある凹部９ｂの蒸発材料８ｂの蒸発が安定したら、モーター５５の作動により、シャッター５１を自転させ、凹部９ｂの中心部と基板ホルダー５の中心部を結ぶライン上にシャッター５１に開けられた孔５１Ｈの中心が来るようにし（図２に示す状態）、凹部９ｂからの蒸発粒子を保護カバー板１９の孔２０及びシャッター５１の孔５１Ｈを介して基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの表面に薄膜状に付着させる。
【００４０】
以後、この様にして、蒸発材料８ｃ，８ｄも基板表面上に膜状に付着させる。
【００４１】
この様な蒸着過程において、シャッター５１の坩堝対向面には蒸発粒子が堆積して行くが、予め実験等で確かめられている時間と堆積量の関係に基づいて、孔５１Ｈの左回転方向部分Ｑａの蒸発粒子堆積量が基準を越えたら、それ以後の蒸発粒子遮蔽時においては、図４に示す様に、孔５１Ｈの右回転方向部分Ｑｂが遮蔽位置に来るように、シャッター５１を自転させる。
【００４２】
前記例では、シャッタの中心とエッジの間に坩堝からの蒸発粒子を基板方向に通過させる開口が設けられており、且つ、シャッタ自身が自身の中心を回転中心として回転出来るように成したので、シャッターを高速に回転させても、停止時の振動は小さく、シャッターの瞬時の停止が可能となる。又、シャッター機構全体がコンパクト出来、その為に真空チャンバーもコンパクト化可能となる。更に、シャッターの開口部に対して左右両側の部分が遮蔽部として使用出来るので、シャッター機構を大型化若しくは複雑化せずに、長時間使用することが可能となる。
【００４３】
尚、上記例では、シャッターに設けられている蒸発粒子を通過させるための孔は１個で、その左右両側（即ち、２箇所）を遮蔽部として使用するように成したが、シャッターの大きさによっては、開口部は１個で、遮蔽箇所はその左右両側に２個以上設定することが出来る。又、開口を２個以上設けて、各開口間を遮蔽部として使用することも出来る。特に、後者は、坩堝の凹部が多数形成される大型の回転体の場合に有効となる。
【００４４】
前記例は、蒸発粒子をそのままの状態で基板に付ける装置について取り上げたが、本発明は、基板と坩堝の間に高周波電極等の電極を配置して、蒸発粒子をイオン化し、イオン化した粒子（中性粒子も含む）を基板に付けるイオンプレーティング装置や、真空チャンバー内若しくはチャンバー外に別に設けたプラズマ源からの電子を蒸発粒子に衝突させて蒸発粒子をイオン化し、イオン化した粒子（中性粒子も含む）を基板に付ける装置等にも応用可能である。
【００４５】
又、坩堝に設けられた複数の凹部に収容される蒸発材料は異なった種類の場合場合もあれば、同じ種類のものを分割して収容させている場合がある。
【００４６】
又、坩堝に設けられる凹部は四つに限らず、二つ以上でも良いし、又、１個でも良く、その場合には、１個の凹部を回転体に設けずに、固定体に設ける。
【００４７】
又、基板ホルダーにセットされる基板も四つに限定されず、一つ以上である。
【００４８】
又、シャッター機構も前記例に限定されない。例えば、プリー５３，５６とベルト５７でモーター５５の回転をシャッター５１の回転軸５２に伝えるように成したが、回転軸５２と回転軸５４にそれぞれ歯車を取り付け、両歯車にチェーンを懸架して回転を伝えるように成しても良い。
【００４９】
又、前記例では、シャッター５１の回転中心と坩堝回転体１０の回転中心が一致するように、シャッター５１と坩堝１２を配置したが、必ずしも各々の回転中心が一致しなくても良く、各々の回転中心が近くなるようにシャッター５１と坩堝１２を配置すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の真空蒸着装置の一概略例を示したものである。
【図２】本発明の真空蒸着装置の一概略例を示したものである。
【図３】図２に示す装置の動作の説明に使用した図である。
【図４】図２に示す装置の動作の説明に使用した図である。
【図５】図２に示す装置の一部分（支持筒）の斜視図である。
【番号の説明】
１…真空チャンバー
２…排気通路
３…真空ポンプ
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…基板
５…基板ホルダー
６…回転軸
７…モーター
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ…蒸発材料
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ…凹部
１０…回転体
１１…回転軸
１２…坩堝
１３…モーター
１４…電子銃
１５…シャッター
１６…支持棒
１７…回転軸
１８…モーター
１９…保護カバー板
２０…孔
５１…シャッター
５１Ｈ…孔
５２…回転軸
５３…プーリー
５４…回転軸
５５…モーター
５６…プーリー
５７…ベルト
５８…支持筒
５８Ａ…大円筒部
５８Ｂ…小円筒部
５８Ｈａ，５８Ｈｂ…孔
５８…小円筒部
【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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