(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空蒸着装置における成膜方法であって、
該真空蒸着装置内を真空にし、
以下任意の順序で、
処理対象基板が搭載された基板ドームを回転し、
蒸発源回転軸の円周部に配置された蒸発物質を蒸発させ、
該蒸発源の回転角を調整して、基板ドーム回転軸に対する該蒸発物質の蒸発位置を決め、
該蒸発源の高さを調整して、該基板ドームに対する該蒸発位置の高さを決める
成膜方法。
【請求項２】
真空蒸着装置であって、
真空槽、
処理対象基板が搭載され、回転される基板ドーム、
蒸発源であって、蒸発物質が該蒸発源回転軸の円周部に配置される昇降可能な蒸発源、及び
該真空槽を真空に維持した状態で、該蒸発源の回転角と高さを調整して該蒸発物質の蒸発位置と該基板ドームとの位置関係を決定する機構
を備えた真空蒸着装置。
【請求項３】
請求項２記載の真空蒸着装置において、
前記蒸発源が回転ドラム上に配置され、
前記機構が、
前記回転ドラムの一部が挿通されるシリンダー、及び
該シリンダー内面及び該回転ドラムの一部の外面に密着配置されて該真空槽の気密を維持するピストン
を備え、
該回転ドラムが昇降動作する際には、該ピストンが該回転ドラムと一体化されるとともに該シリンダーに対して摺動され、
該回転ドラムが回転動作する際には、該回転ドラムが該ピストンに対して回転されるように構成された真空蒸着装置。
【請求項４】
請求項３記載の真空蒸着装置において、前記回転ドラムが前記ピストンを上下から挟み込む第１及び第２のピストン押えを備えた真空蒸着装置。
【請求項５】
請求項３記載の真空蒸着装置であって、
前記ドラムとの外周面と前記ピストンの内周面の間に装着される気密保持用のＯリング（２６）を備えた真空蒸着装置。
【請求項６】
請求項３記載の真空蒸着装置であって、
前記ピストンの外周面と前記シリンダーの内周面の間に装着される気密保持用Ｏリング（２７）を備えた真空蒸着装置。
【請求項７】
請求項３記載の真空蒸着装置であって、さらに、
前記ピストンを支持するサポート、
該サポートが固定される移動プレート、及び
該移動プレートを昇降駆動させるボールネジ
を備えた真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空蒸着による成膜装置の蒸発源機構に関し、特に光学薄膜製造装置の蒸発源機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に従来の光学薄膜製造装置の概略構成図を示す。
同図において、１は真空排気口１１とガス導入口２を備えた真空槽、３は成膜基板６を保持する基板ドーム、７は蒸発物質を装填する蒸発源、４はマッチングボックス５を介して基板ドーム３へ高周波電力を供給する高周波電源、８は蒸発物質を遮蔽するシャッターを示している。基板ドーム３は回転機構１０により回転可能に設置され、回転する基板ドーム３へ高周波電力を供給する高周波電力給電機構９が設けられる。
同図に示す装置は、高周波電力を直接基板ドームに印加することにより成膜基板表面に負の直流電界を自己誘起させ、その高いエネルギーで高充填密度な薄膜を形成させるものであり、その構成は特開2001-73136号公報に開示される。
成膜は、モニタ用の基板に堆積する光学薄膜を図示しない光学式膜厚計で観測制御しながら行い、所望の膜厚となった時点でシャッター８を閉じ終了させる。
蒸発源７は、基板ドーム３と対向する位置に固定配置されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
光学薄膜製造装置は、その光学的仕様を満たすために高精度の成膜が要求される。成膜に影響を与える要因は様々であるが、蒸発源位置による影響は大きく、従来から最適な蒸発源位置を得るためのシミュレーション等が行われている。シミュレーションは、蒸発物質の材料等から蒸発係数を算出し、成膜基板面内における蒸発物質密度が均一になる蒸発源位置を見つけ出すためのものである。従来装置では、シミュレーション結果の他にも過去のデータ等を加味して最適な蒸発源位置を決定し、その位置に蒸発源を固定配置して成膜を行っていた。
【０００４】
しかし、実際の成膜工程において、電子ビーム蒸発源のビーム幅や位置、蒸発物質溶解面の形状や高さの違い等により蒸発係数が変化するため、成膜の過程で最適な蒸発源位置が変化し、歩留まりが低下するという問題が生じていた。
更に従来装置では蒸発源位置を仕様に合わせて固定していたため、仕様を変更するには装置を製作し直さなくてはならないという問題もあった。そのため、蒸発源の固定位置を変更可能に設計された装置もあるが、そのような装置を用いても、一度真空引きをしてしまった後では蒸発源の位置を変更することが出来ず、蒸発源の位置を変更するためには、真空槽を開放し、真空引きをやり直さなければならないという不都合があった。
また、蒸発物質の材料等成膜条件を変更する度に蒸発源位置を変更しなくてはならない為、その都度固定を外して配置し直すという手間もあった。
【０００５】
本発明は上記のような従来装置の問題点を解決するもので、成膜工程中に外部操作により蒸発源位置を微調整することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】
課題解決のため本発明は、蒸発源を回転駆動源及び昇降駆動源に接続し、真空槽内部を気密に保持したまま回転駆動及び昇降駆動させることにより、真空雰囲気を保ったまま蒸発源の位置を可変に設定できる蒸発源機構を提供するものである。
具体的には、真空槽下部に設置されるシリンダーと、シリンダー内部を気密に昇降駆動するピストンと、ピストンに嵌合しピストンと一体となって昇降駆動する回転ドラムとを備え、回転ドラムを回転駆動源に接続してピストンとは独立に気密に回転駆動させ、回転ドラム上部に蒸発源を配置することにより、ピストンの昇降駆動により蒸発源を昇降駆動させ、回転ドラムの回転駆動により蒸発源を回転駆動させることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（１）実施例の構成の説明
図２及び図３を参照に本発明実施例を説明する。
図２は本発明蒸発源機構の概略図であり、図３は本発明の真空シール部を説明する概略図である。
蒸発物質を装填する蒸発源２８は旋回自在かつ昇降自在に設置された回転ドラム１２上部に取り付けられる。回転ドラム１２は真空槽下部に設けられたシリンダー２５の内部に位置し、シリンダー２５と回転ドラム１２との間にはピストン１３が配される。
【０００８】
ピストン１３には回転ドラム１２との接触面にベアリング１４が上下に2つ固定される。また、ピストン１３の内周及び外周にはそれぞれOリング２６，２７が配される。ベアリングの数及びＯリングの数は任意に設定すればよい。ピストン内周のOリング２６は回転ドラム１２との接触面を真空シールし、外周のOリング２７はシリンダー２５との接触面を真空シールする。下方のベアリング１４は回転ドラム１２に固定されたピストン押え１５に支持され、ピストン１３が抜けない構造になっている。回転ドラム１２には、ピストン押え１５の上方にもうひとつのピストン押え１６を設け、２つのピストン押え１５，１６の間にピストン１３を嵌合する。これにより、ピストン１３が上下どちらに移動しても、上下に配したピストン押え１５，１６を介してピストン１４と回転ドラム１２とが一体となって移動する構成となっている。ピストン押え１５，１６は、ピストン１３を上下から挟み込む形状であればよく、回転ドラム１２に突出部を設けても、独立した押え部材をねじ等により回転ドラム１２に固定してもよい。あるいは回転ドラム１２にピストン１３を嵌合する溝を設けてもよい。
【０００９】
回転ドラム１２に固定された下方のピストン押え１５には平歯車１７が取り付けられ、平歯車１７はACサーボモーター２４に接続される。ACサーボモーター２４により平歯車１７を回転させると、平歯車１７に固定されたピストン押え１５及び回転ドラム１２が回転し、回転ドラム１２上部の蒸発源２８が旋回する構成となっている。ピストン押え１５を回転ドラム１２と一体化した場合は、平歯車１７を直接回転ドラム１２に固定すればよい。
回転ドラム１２の旋回時、真空槽のシールはピストン１３内周に配されたOリング２６により行う。
【００１０】
図４に蒸発源２８の概略平面図を示す。
同図に示す蒸発源２８は、蒸発物質２９を円周部に装填し、図示しない電子ビーム等により蒸発物質２９を蒸散させるものである。回転ドラム１２により蒸発源２８を回転させると、蒸発物質２９の位置が円弧上に移動する構成となっている。蒸発源２８は、図５に示すように蒸発物質２９を直線ガイド３０上に設け、回転運動を直線運動に変換し蒸発物質２９を直線上に移動させてもよい。
【００１１】
次に、回転ドラム１２昇降の構成について説明する。
ピストン１３の下方にはサポート１８を介して移動プレート１９が固定される。移動プレート１９は、4本のボールネジ２０に取り付けられ、ボールネジ２０には駆動プーリー２１及びPXベルト２２が接続される。ACサーボモーター２３により1点のボールネジ２０を回転させると、PXベルト２２を介して4本のボールネジ２０が回転し、移動プレート１９が垂直方向に駆動する。移動プレート１９の昇降に連動してピストン１３及び回転ドラムが１２一体となって昇降し、回転ドラム１２上部の蒸発源２８が垂直方向に駆動する構成となっている。
回転ドラム１２の昇降時、真空槽のシールはピストン外周に配されたOリング２７により行う。
【００１２】
本発明の蒸発源機構は、昇降駆動時は回転ドラム１２がピストン１３と一体になって駆動し、回転駆動時は回転ドラム１２のみがピストン１３とは独立して駆動することにより、上下方向、旋回方向への単独移動が可能となっている。更に、本発明で真空槽のシールを行うことにより、圧力変動なく蒸発源２８の位置を変化させることが可能となる。
【００１３】
上記実施例では回転駆動源にACサーボモーター２３，２４を用いたが他の駆動源を用いてもよい。また、移動プレート１９の昇降駆動もボールネジ２０を用いた構成に限られるものではない。本発明の駆動源及び駆動機構は真空槽外部に設置されるため、昇降駆動、回転駆動する機構であれば自由に選択可能である。
【００１４】
（２）実施例の作用・動作の説明
図６に本発明蒸発源機構を搭載した光学薄膜製造装置の実施例を示す。従来装置と同様のものには同一符号を付し説明を省略する。
本発明による蒸発源の旋回及び昇降の位置設定は、操作盤３１により行う。成膜開始前、シミュレーション等により得た最適な蒸発源位置に蒸発源２８を配置することは従来と同様である。成膜開始後、操作盤３１により良好な配置へ蒸発源２８を旋回、昇降し微調整を行う。
本発明により、蒸発源位置を真空槽外部から操作可能となったため、成膜工程中に真空雰囲気を壊さずに蒸発源２８の位置を調整することができるようになった。蒸発源位置の微調整は、成膜中に操作しても、いったん成膜を停止し蒸発源位置を操作した後補正成膜として再び成膜を開始してもどちらでもよい。
【００１５】
蒸発源位置の操作は、例えば、蒸発物質２９の量に応じて変化させればよい。成膜開始から時間が経過すると蒸発物質２９の量が減少し、蒸散が変化するが、成膜中に蒸発源位置を操作することにより、一定の成膜条件を保つことが可能となる。
【００１６】
（３）他の実施例の説明、他の用途への転用例の説明
上記実施例では光学薄膜製造装置を用いたが、光学薄膜以外の真空蒸着装置を用いてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明により真空状態を保持したまま蒸発源位置を可変に設定することができるようになったため、成膜工程中に蒸発源を良好な位置へ微調整することが可能となり、高精度な成膜を行うことが可能となった。更に蒸発材料等に合わせて蒸発源の位置を容易に変化させることが可能な為、任意の成膜条件に対応可能な装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光学薄膜製造装置概略図
【図２】本発明の蒸発源機構概略図
【図３】  本発明の真空シール説明図
【図４】蒸発源概略平面図
【図５】直線ガイドを設けた蒸発源概略平面図
【図６】本発明の光学薄膜製造装置
【符号の説明】
１  真空槽
２  ガス導入口
３  基板ドーム
４  高周波電源
５  マッチングボックス
６  成膜基板
７  蒸発源
８  シャッター
９  高周波電力給電機構
１０  基板ドーム回転機構
１１  真空排気口
１２  回転ドラム
１３  ピストン
１４  ベアリング
１５  ピストン押え
１６  ピストン押え部
１７  平歯車
１８  サポート
１９  移動プレート
２０  ボールネジ
２１  駆動プーリー
２２  PXベルト
２３  ACサーボモーター
２４  ACサーボモーター
２５  シリンダー
２６  内周Oリング
２７  外周Oリング
２８  蒸発源
２９  蒸発物質
３０  直線ガイド
３１  操作盤
【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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