(57)【要約】【課題】  真空チャンバを大きくすることなく、比較的に大きな基材にも成膜することができる真空蒸着装置を提供することである。【解決手段】  フィラメント式蒸発源２と、成膜される基材を保持しつつ該基材を回転させるための第一の基材保持具５及び第二の基材保持具６と、を備える真空蒸着装置１５を以下のように構成する。  真空蒸着装置１５により成膜を行う場合に、第一の基材保持具５及び第二の基材保持具６をフィラメント式蒸発源２の長手方向に対する側方においてフィラメント式蒸発源２を挟んで対向するように配置する。  そして、成膜を行う場合に、第一の基材保持具５及び第二の基材保持具６を公転させることなく、第一の基材保持具５を中心Ｘ５の回りに自転させ、第二の基材保持具６を中心Ｘ６の回りに自転させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱用コイルにフィラメント状の蒸発材料が装填されるフィラメント式蒸発源と、成膜される基材を保持しつつ該基材を回転させるための第一の基材保持具及び第二の基材保持具と、内側の空間において前記基材の成膜を行うための真空チャンバとを備え、
前記蒸発材料を蒸発させて前記基材に成膜を行う場合に、前記第一の基材保持具及び第二の基材保持具が前記フィラメント式蒸発源の長手方向に対する側方において前記フィラメント式蒸発源を挟んで対向して配置されるようにされており、
前記第一の基材保持具及び第二の基材保持具の各々は、成膜される基材を保持しつつ回転軸を中心として自転するように回転駆動される真空蒸着装置。
【請求項２】
前記真空蒸発装置には前記真空チャンバの内側の空間を閉じるための扉が設けられており、
前記真空チャンバの扉の内面に前記第一の基材保持具及び第二の基材保持具が設置されており、前記フィラメント式蒸発源が前記真空チャンバの扉以外の真空チャンバの本体部分に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記真空蒸発装置には前記真空チャンバの内側の空間を閉じるための扉が設けられており、
前記真空チャンバの扉の内面に前記フィラメント式蒸発源が設置されており、
前記第一の基材保持具及び第二の基材保持具が前記真空チャンバの扉以外の真空チャンバの本体部分に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項４】
前記真空蒸発装置には前記真空チャンバの内側の空間を閉じるための扉が設けられており、
前記真空チャンバの扉の内面に、前記第一の基材保持具及び第二の基材保持具と前記フィラメント式蒸発源とが設置されていることを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項５】
前記第一の基材保持具及び第二の基材保持具は、前記対向して配置されるにあたり、前記フィラメント式蒸発源に対して対称に配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンパクトに構成された真空蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄膜を応用した各種の製品が用いられている。この薄膜が形成された製品には、例えば自動車のランプに用いられるリフレクタや各種の装飾品がある。そして、これらの製品は、真空成膜装置により基材に薄膜を成膜することによって製造されている。
【０００３】
この真空成膜装置のうち、膜の材料を真空チャンバ内で蒸発させることにより基材に成膜を行う真空蒸着装置がある。この真空蒸着装置では、基材に成膜するにあたり、膜の材料を蒸発させつつ基材保持具によって基材を回転させる。そして、従来の真空蒸着装置には、基材を回転させるにあたって、自転させるとともに公転させるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図４は、基材を自転させるとともに公転させる真空蒸着装置の一例である真空蒸着装置３５を示している。図４は、真空蒸着装置３５を上方から眺めた状態を示す平面図である。
【０００５】
真空蒸着装置３５は、真空チャンバ３０と、真空チャンバ３０内に配置される基材保持具３１、３２等の複数の基材保持具を備えている。真空チャンバ３０内には図示されない蒸発源も配置されている。
【０００６】
図４において、点線で示される各範囲は、基材保持具によって保持される基材が占有する空間の水平方向の最大範囲を示している。例えば、Ｒ３１は、基材保持具３１により保持される基材が占有する空間の最大範囲を示している。
【０００７】
その他の点線で示される各範囲についても、同様に各々の基材保持具が保持する基材が占有する空間の範囲を示している。なお、図４においては、基材保持具について３１、３２のみ図示しており、その他の基材保持具の図示は省略されている。
【０００８】
真空蒸着装置３５に設けられる基材保持具及び基材保持具に保持される基材の動きについて、基材保持具３１の例により以下に説明する。基材保持具３１は、真空蒸着装置３５の上下方向（紙面に垂直な方向）に沿って配置されている。
【０００９】
そして、成膜を行う場合には、基材保持具３１は、上下方向に沿った中心Ｘ３１の回りに回転駆動され記号Ｐにより示すように自転する。また、基材保持具３１は、複数の基材保持具の共通の中心Ｘ０の回りに回転駆動されて記号Ｑにより示すように公転する。
【００１０】
これにより、成膜を行う場合に、基材保持具３１により保持される基材は、Ｘ３１の回りに回転するとともに、Ｘ０の回りにも回転する。基材保持具３２等の他の基材保持具により保持される基材についても、各々の基材保持具の中心の回りに回転するとともに、共通の中心Ｘ０の回りに回転する。
【特許文献１】特許第２９８１６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
近年、成膜が要望される製品の範囲が広がりつつあり、より大きな基材への成膜が求められる。しかし、以上に説明したように基材を自転及び公転させるようにすると、大きな基材を成膜するためには寸法のより大きな真空チャンバを採用しなければならない。
【００１２】
これにより、真空蒸着装置全体の大型化を招き装置のコンパクトさを損なう。また真空チャンバが大型化すると、真空チャンバを排気するための真空ポンプ等の排気能力を向上させなければならず、かかる点においても装置全体の大型化や複雑化を招く。
【００１３】
そこで、本発明は、装置全体のコンパクトさを維持しつつ、比較的に大きな基材を成膜することができる真空蒸着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明は、加熱用コイルにフィラメント状の蒸発材料が装填されるフィラメント式蒸発源と、成膜される基材を保持しつつ該基材を回転させるための第一の基材保持具及び第二の基材保持具と、内側の空間において前記基材の成膜を行うための真空チャンバとを備え、
前記蒸発材料を蒸発させて前記基材に成膜を行う場合に、前記第一の基材保持具及び第二の基材保持具が前記フィラメント式蒸発源の長手方向に対する側方において前記フィラメント式蒸発源を挟んで対向して配置されるようにされており、
前記第一の基材保持具及び第二の基材保持具の各々は、成膜される基材を保持しつつ回転軸を中心として自転するように回転駆動される真空蒸着装置である（請求項１）。
【００１５】
本発明の真空蒸着装置によると、成膜処理を行う場合に、前記第一の基材保持具及び第二の基材保持具を自転させるのみで基材に成膜することができ、第一の基材保持具及び第二の基材保持具を真空チャンバ内で公転させる必要がない。
【００１６】
これにより、基材を保持した第一の基材保持具及び第二の基材保持具を自転させる上で必要なスペースに基づき前記真空チャンバ内のスペースを確保すればよいので、真空チャンバをコンパクトにできる。これにより、真空蒸着装置全体をコンパクトにすることができる。そして、成膜される基材が大きいものであっても、コンパクトな真空チャンバを備える真空蒸着装置により成膜を行うことができる。
【００１７】
また、本発明の真空蒸着装置によると、第一の基材保持具及び第二の基材保持具は、前記フィラメント式蒸着源の長手方向を挟んで両側に配置されている。これにより、フィラメント式蒸発源より蒸発した蒸発材料を有効に利用でき、膜の原料のロスを低減させて蒸発材料の歩留まりを向上させることができる。
【００１８】
また、前記真空蒸着装置の前記真空チャンバの内側の空間を閉じるための扉の内面に前記第一の基材保持具及び第二の基材保持具を設置し、前記フィラメント式蒸発源が前記真空チャンバの扉以外の本体部分に設置することもできる。この発明によると、前記扉を開くことで前記第一の基材保持具及び第二の基材保持具にアクセスできるので、第一の基材保持具及び第二の基材保持具に対するメンテナンスを容易にすることができる。
【００１９】
また、前記真空蒸発装置の前記真空チャンバの内側の空間を閉じるための扉の内面に前記フィラメント式蒸発源を設置し、前記第一の基材保持具及び第二の基材保持具を前記真空チャンバの扉以外の本体部分に設置することもできる（請求項３）。この発明によると、前記扉を開くことで前記フィラメント式蒸発源にアクセスできるので、フィラメント式蒸発源に対するメンテナンスを容易にすることができる。
【００２０】
また、前記真空蒸発装置の前記真空チャンバの内側の空間を閉じるための扉の内面に前記第一の基材保持具及び第二の基材保持具と前記フィラメント式蒸発源とを設置することもできる（請求項４）。この発明によると、前記扉を開くことで前記第一の基材保持具、第二の基材保持具及びフィラメント式蒸発源にアクセスできるので、第一の基材保持具、第二の基材保持具及びフィラメント式蒸発源に対するメンテナンスを容易にすることができる。
【００２１】
また、前記第一の基材保持具及び第二の基材保持具を対向して配置するにあたり、前記フィラメント式蒸発源に対して対称に配置することができる（請求項５）。この発明によると、第一の基材保持具に保持される基材と第二の基材保持具に保持される基材とに対して同一の成膜条件で成膜することができる。これにより、前記二つの基材保持具により保持される基材に均一に成膜することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。本発明の真空蒸着装置によると、成膜される基材を保持する基材保持具を自転させるのみで成膜処理を行うので、真空蒸着装置をコンパクトにすることができる。
【００２３】
また、本発明によると、成膜される基材を保持する第一の基材保持具及び第二の基材保持具は、前記フィラメント式蒸着源の長手方向を挟んで両側に配置されている。これにより、フィラメント式蒸発源より蒸発した蒸発材料を有効に利用でき、膜の原料のロスを低減させて蒸発材料の歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施の形態について、図１乃至図３に基づいて説明する。図１、図２は、本発明の実施の形態である真空蒸着装置１５を示す図である。図１は、真空蒸着装置１５について、扉１を閉じて真空チャンバ１０を閉じた状態を示している。
【００２５】
図１（ａ）は、真空蒸着装置１５を上方から眺めた状態を示す平面図である。図１（ａ）には、真空チャンバ１０内に配置された蒸発源２、第一の基材保持具５及び第二の基材保持具６が図示されている。
【００２６】
また、図１（ａ）には、真空チャンバ１０内において、第一の基材保持具５により保持される基材Ｓが占有する空間の最大範囲Ｒ１、第二の基材基材保持具６により保持される基材Ｓが占有する空間の最大範囲Ｒ２が示されている。
【００２７】
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ−Ｉ線矢視図である。図１（ｂ）には、真空チャンバ１０内に配置された第一の基材保持具５及び基材保持具５により保持される基材Ｓ、及びこの基材Ｓが占有する空間の最大範囲Ｒ１が示されている。
【００２８】
図１において、真空蒸着装置１５の扉１が設けられる正面を眺める方向から見て左右方向を横方向Ｈとする。また、図１において、真空蒸着装置１５が設置される床面に垂直な方向を上下方向Ｖとする。
【００２９】
図２は、扉１を開いて真空チャンバ１０を開いた状態を示している。図２は、真空蒸着装置１５を上方から眺めた状態を示す平面図である。図２には、蒸発源２、第一の基材保持具５及び第二の基材保持具６が図示されている。
【００３０】
真空蒸着装置１５は、図１、図２に示されるように、扉１、蒸発源２、第一の基材保持具５、第二の基材保持具６、及び真空チャンバ本体１０を備えている。扉１は、真空チャンバ本体１０を開閉するように設けられている。扉１を閉じることにより、真空チャンバ１０内の空間を閉じることができる。また、扉１を開けることにより、真空チャンバ１０内の空間を大気に開放することができる。
【００３１】
この真空蒸着装置１５では、扉１の内面側、即ち扉１を閉じると真空チャンバ１０の内側を望む側に、フィラメント式蒸発源２、第一の基材保持具５、及び第二の基材保持具６が設置されている。
【００３２】
蒸発源２について、図３も参酌しつつ説明する。図３は、フィラメント式蒸発源２の斜視図である。フィラメント式蒸発源２は、図３に示されるように加熱用コイル２ａを備えており、加熱用コイル２ａにフィラメント状の蒸発材料Ｆを装填するようにされている。
【００３３】
フィラメント状の蒸発材料Ｆは、図３に示されるように、フィラメントＦの長手方向をコイル２ａの長手方向Ｌに一致させるように、コイル２ａの巻線の内側に装填される。
【００３４】
加熱用コイル２ａは、図示されない交流電源に接続されている。そして、成膜処理を行う場合には、加熱用コイル２ａは交流電源により所定の電力を供給されて加熱される。これにより、コイル２ａに装填されている蒸発材料Ｆが加熱されて蒸発する。
【００３５】
コイル２ａにより加熱された蒸発材料Ｆが蒸発する場合、蒸発方向に対する蒸発量の分布における蒸発量が最大となるピークは、長手方向Ｌと直交するＤ１、Ｄ２の方向に存在する。
【００３６】
なお、蒸発源２は、図１、２に示されるように、加熱用コイル２ａの長手方向が水平方向を向くように配置されている。また、蒸発源２は、扉１を閉じた状態で、後に説明する第一の基材保持具５と第二の基材保持具６との間に配置され、真空チャンバ本体１０の左右方向における略中央にあたる位置に配置される。
【００３７】
また、蒸発源２として、加熱用コイル２ａ及びフィラメントのセットの複数が設けられている。そして、複数の蒸発源２の各々は、基材保持具５、６の基材Ｓを保持するべき上下方向Ｖの位置に対応させて、上下方向Ｖにおける各所定の高さの位置に配置される。
【００３８】
次に、第一の基材保持具５、第二の基材保持具６について説明する。基材保持具５、６は、基材保持具５について図１（ｂ）に示されるように、上下方向に沿って配設されている。
【００３９】
そして、基材保持具５、６は、基材保持具５について図１（ｂ）に示されるように基材Ｓを保持する。なお、図１（ａ）には基材Ｓは図示されず、基材保持具５、６により保持される基材が占有する空間の範囲Ｒ１、Ｒ２が図示される。
【００４０】
第一の基材保持具５は、基材Ｓに成膜を行う場合には、その上下方向に沿った中心Ｘ５の回りに回転駆動される。これにより、第一の基材保持具５は、Ｐ１に示されるように自転し、基材Ｓを中心Ｘ５の回りに回転させる。
【００４１】
第二の基材保持具６は、基材Ｓに成膜を行う場合に、その上下方向に沿った中心Ｘ６の回りに回転駆動される。これにより、第二の基材保持具６は、Ｐ２に示されるように自転し、基材Ｓを中心Ｘ６の回りに回転させる。
【００４２】
なお、真空蒸着装置１５にはモータ等を備える図示されない回転駆動手段が設けられており、この回転駆動手段によって第一の基材保持具５及び第二の基材保持具６は回転駆動される。
【００４３】
第一の基材保持具５は、図１（ａ）に示されるように、蒸発源２の加熱用コイル２ａの長手方向Ｌに対する一方の側方に配置されている。第二の基材保持具６は、図１（ａ）に示されるように、蒸発源２の加熱用コイル２ａの長手方向Ｌに対する他方の側方に配置されている。そして、第一の基材保持具５と第二の基材保持具６とは、蒸発源２の長手方向Ｌを挟んで対向するように配置されている。
【００４４】
また、第一の基材保持具５と第二の基材保持具６とは、蒸発源２の長手方向Ｌに対して対称に位置するように配置されている。これにより、第一の基材保持具５により保持する基材と第二の基材保持具６により保持する基材とは、同一の成膜条件で成膜されることができる。これにより、二つの基材保持具５、６に保持される基材に均一に成膜を行うことができる。
【００４５】
そして、第一の基材保持具５と第二の基材保持具６とを配置するにあたり、これらの中心Ｘ５とＸ６を結ぶ線が蒸発源２の長手方向Ｌと直交するとともに、蒸発源２の長手方向の中心にあたる位置に交わるように配置するのが最も好ましい。これにより、第一の基材保持具５及び第二の保持保持具６の各々に保持される基材に対して、蒸発源２より蒸発した蒸発材料を最も効率良く供給できるからである。
【００４６】
なお、以上に説明した真空蒸着装置１５は、図示されない排気用配管及び真空ポンプからなる排気手段を備えている。そして、真空蒸着装置１５は、この排気手段により真空チャンバ本体１０の内側の空間を、成膜時に要求される所用の真空雰囲気とできるようにされている。
【００４７】
また、真空蒸着装置１５は、図示されないガス供給手段を備えている。そして、真空蒸着装置１５は、このガス供給手段により、蒸発源２による成膜処理を行う上で必要なガスを真空チャンバ１０内に供給できるようにされている。
【００４８】
以上に説明した真空蒸着装置１５の動作の例について以下に説明する。基材保持具５、６に成膜処理する基材を装填し、扉１を閉じて真空チャンバ１０を密閉する。真空チャンバ１０内を蒸着による成膜処理を行う上での所要の真空雰囲気とする。
【００４９】
そして、フィラメント式蒸発源２を動作させるとともに、第一の基材保持具５を中心Ｘ５の回りに自転させ、第二の基材保持具６を中心Ｘ６の回りに自転させる。これにより、第一の基材保持具５により保持される基材、及び第二の基材保持具６により保持される基材が成膜処理される。
【００５０】
そして、基材に目標の膜厚の膜が成膜されると、蒸発源２の動作を停止させるとともに、第一の基材保持具５及び第二の基材保持具６の回転を停止させ、基材に対する成膜処理を終了する。そして、真空チャンバ１０内の圧力を回復させた後に扉１を開き、成膜された基材を真空チャンバ１０から取り出す。
【００５１】
以上に説明した真空蒸着装置１５によると、基材保持具５、６を公転させることなく、基材保持具５、６を自転させることのみにより基材に成膜を行える。これにより、真空チャンバ１０内に基材保持具５、６を公転させるスペースを確保する必要がなく、真空チャンバ１０を基材に比べて著しく大きくする必要がない。これにより、真空チャンバ１０をコンパクトにできる。そして、成膜しようとする基材が大きな基材であっても、大きな真空チャンバを採用しなくともよい。
【００５２】
また、以上の真空蒸着装置１５によると、フィラメント式蒸発源２の両側の各々に基材保持具５、６を各配置するので、蒸発源２の長手方向Ｌに対する両側に蒸発した蒸発材料を基材保持具５及び６の各々に保持される基材に供給できる。これにより、蒸発源２より蒸発した蒸発材料を有効に利用することができ、膜の原料のロスを少なくして歩留まりの低下を防ぐことができる。
【００５３】
また、以上の真空蒸着装置１５によると、二つの基材を成膜するように構成されている。これにより、同一条件で成膜される基材は少数であるが成膜の条件が広範囲にわたる、いわゆる多品種少量生産に適切に対応することができる。
【００５４】
一方、一つの真空チャンバに多数の基材を収容して成膜処理するようにされた真空蒸着装置によると、以下に説明するように、多品種少量生産に不適切な場合がある。
【００５５】
例えば、一つの真空チャンバに多数の基材を収容するようにされた真空蒸着装置によると、その収容予定数に満たない数の基材を真空チャンバ内に収容して成膜を行うと、膜質の低下を招く場合がある。
【００５６】
また、この多数の基材を同時に成膜処理する真空蒸着装置において膜質の低下を招かないようにするためには、基材保持具における基材を係止するための全ての箇所に基材を配置しなければならない。そのため、この真空蒸着装置により予定数未満の少数の基材に成膜を行う場合には、いわゆるダミー基材を用いることがある。
【００５７】
また、この多数の基材を成膜処理するための真空蒸着装置を用いて予定数未満の少数の基材に成膜を行うと、蒸発材料の利用に対する歩留まりの低下を招く。即ち、多数の基材を収容するための大型の真空チャンバ内で蒸発させた蒸発材料の一部のみが必要な基材への成膜に用いられ、蒸発させた材料の大部分は廃棄されることとなる。
【００５８】
以上に説明した真空蒸着装置１５では、蒸発源２、第一の基材保持具５及び第二の基材保持具６の全てが扉１に設置されるものの例により説明した。これにより、蒸発源２や基材保持具５及び６のメンテナンスが容易となる。
【００５９】
本発明の真空蒸着装置を実施するにあたり、蒸発源２のみを扉１に設置し、第一の基材保持具５及び第二の基材保持具６を真空チャンバ本体１０内に設置することもできる。この場合には、蒸発源２に対するメンテナンスを容易にすることができる。
【００６０】
一方、本発明の真空蒸着装置を実施するにあたり、第一の基材保持具５及び第二の基材保持具６を扉１に設置し、蒸発源２を真空チャンバ本体１０内に設置することもできる。この場合には、第一の基材保持具５及び第二の基材保持具６に対する基材の着脱を容易にすることができる。また、第一の基材保持具５及び第二の基材保持具６に対するメンテナンスを容易にすることができる。
【００６１】
また、本発明の真空蒸着装置を実施するにあたり、蒸発源２、第一の基材保持具５及び第二の基材保持具６の全てを真空チャンバ本体１０内に設置することもできる。この場合には、扉１を真空チャンバ本体１０に取り付けるにあたり、扉１の支持強度を低減させることができ、扉１の支持構造を簡潔にできる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態の真空蒸着装置を示す図である。
【図２】図１に示される真空蒸着装置の扉を開いた状態を示す図である。
【図３】フィラメント式蒸発源の斜視図である。
【図４】従来の真空蒸着装置を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    扉
２    フィラメント式蒸発源
２ａ  加熱用コイル
５    第一の基材保持具
６    第二の基材保持具
１０    真空チャンバ本体
１５    真空蒸着装置
３０    真空チャンバ
３１、３２    基材保持具
３５    （従来の）真空蒸着装置
【図１】
2005179701.tif 000003
【図２】
2005179701.tif 000004
【図３】
2005179701.tif 000005
【図４】
2005179701.tif 000006