(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、該真空容器内に配設された、成膜対象基材を保持する保持手段と、膜材料蒸発源と、該膜材料を蒸発させるための電子ビーム照射手段と、蒸発した膜材料が膜材料蒸発源から成膜対象基材に至る経路を遮蔽および開放するための遮蔽手段とを備えており、
該遮蔽手段が、上記経路を遮蔽する遮蔽位置と経路を開放する開放位置とに移動する導電性の遮蔽部と、該遮蔽部を移動可能且つ相互に電気的絶縁可能に保持する駆動部とを有しており、且つ、上記経路を遮蔽しているときには導電状態にされ、開放しているときには電気的絶縁状態にされるように構成されており、
上記遮蔽部および駆動部のうちのいずれか一方が導電性接触子を有し、他方が導電部を有し、該導電性接触子および導電部が遮蔽位置において相互に接触し、開放位置において相互に離間するように構成されてなる真空成膜装置。
【請求項２】
上記駆動部が回転駆動軸を有しており、該回転駆動軸を囲むように円盤状の上記導電部が非回転状態で配設されており、
上記遮蔽部が、絶縁部材を介して上記回転駆動軸に接続されることにより、回転駆動軸の回りに公転させられるように構成されており、この遮蔽部に上記導電性接触子が取り付けられており、
上記導電部の円形外周部に切欠きが形成されており、上記導電性接触子が導電部の円形外周部に接触しており、遮蔽部の回転に伴って導電性接触子が導電部に接触し得ない切欠き部にも至るように構成されてなる請求項１記載の真空成膜装置。
【請求項３】
上記駆動部が回転駆動軸を有しており、
上記遮蔽部が、絶縁部材を介して上記回転駆動軸に接続されることにより、回転駆動軸の回りに公転させられるように構成されており、
上記導電部が、外周に切欠きが形成された円盤状を呈しており、上記回転駆動軸によって回転駆動軸の回りに自転するように遮蔽部に取り付けられており、
上記導電性接触子が駆動部に非回転状態で固設されており、
遮蔽部の回転に伴って導電部が自転することにより、導電性接触子が導電部の円形外周部に接触する位置と導電部に接触し得ない切欠き部とに相対移動するように構成されてなる請求項１記載の真空成膜装置。
【請求項４】
上記遮蔽手段が、経路を遮蔽しているときには接地状態または正帯電状態とされるように構成されてなる請求項１〜３のうちの一の項に記載の真空成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空成膜装置に関する。さらに詳しくは、真空容器内で膜材料を蒸発させ、真空蒸着やイオンプレーティング等によって基材に膜を形成（成膜）するための真空成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空成膜装置は、膜材料が載置されたるつぼ等を真空容器内に設置し、電子ビーム加熱、レーザ加熱、抵抗加熱等によって膜材料を加熱、蒸発させ、成膜対象基材の表面に付着させて成膜するための装置である。蒸発膜材料をプラズマ状態にし、直流電界によって加速して基材の表面に付着させることもある。
【０００３】
従来、電子ビームによって膜材料を加熱蒸発させる方式の真空成膜装置では、蒸発源（膜材料が載置されたるつぼ等の部分）の上方に開閉可能なシャッタを設けたものが知られている。かかる真空成膜装置としては特開平７−１３８７４１号公報に記載された装置が知られている。このシャッタは、膜材料が完全に蒸発する前の半溶融状態や部分的に固体であるときに、照射された電子ビームの一部が反射して成膜対象基材に達し、この表面を損傷することを防止するために設けられている。そして、膜材料が十分に溶融したらシャッタは蒸発源の上から後退させられ、蒸発源から成膜対象基材に至る蒸発粒子の経路が開放される。
【０００４】
このシャッタは接地されるかまたは正に帯電させられている。その結果、反射した電子が静電気によって捕捉されるのであり、こうすることによって遮蔽効果の向上がはかられるというものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電子ビーム加熱の場合、膜材料の効果的な加熱および蒸発を実現するために、るつぼ内の膜材料のうちの好適な部分に電子ビームが達するように微妙な調節を行っている。しかし、イオンプレーティング装置のように、真空容器中で蒸発した膜材料をグロー放電等によってイオン化および励起する装置の場合、イオンプレーティング動作のために上記シャッタを後退させたときに、正帯電または接地されたシャッタのためにイオンが偏ってしまう。その結果、均一に成膜することが難しくなるおそれがある。
【０００６】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、イオンプレーティング装置においても、膜材料の加熱工程の初期段階において電子ビームの照射コースが不用意に偏ることなく、遮蔽手段によって基材の表面を電子によるスパッタから効果的に保護し、しかも成膜工程において発生した膜材料のイオンを偏らせることのない真空成膜装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる真空成膜装置は、真空容器と、この真空容器内に配設された、成膜対象基材を保持する保持手段と、膜材料蒸発源と、この膜材料を蒸発させるための電子ビーム照射手段と、蒸発した膜材料が膜材料蒸発源から成膜対象基材に至る経路を遮蔽および開放するための遮蔽手段とを備えており、この遮蔽手段が、上記経路を遮蔽しているときには導電状態にされ、開放しているときには電気的絶縁状態にされるように構成されている。
【０００８】
かかる装置によれば、遮蔽手段が経路を遮蔽しているときには導電状態となるので、初期の加熱過程において膜材料等で反射した電子は遮蔽手段に蓄積されることなく散逸される。したがって、遮蔽手段は負に帯電しないので、電子ビームが遮蔽手段の静電作用によってコースを乱されるというおそれがない。もちろん、反射した電子をうまく捕捉するので成膜対象基材の表面が電子スパッタによって損傷されるおそれもない。また、遮蔽手段が経路を開放しているときには遮蔽手段は絶縁状態となるので、たとえばイオンプレーティング装置のように真空容器内にプラズマが存在する装置においても、蒸発過程（成膜過程）において蒸発膜材料のイオンが遮蔽手段から静電気的影響を受けることはない。したがって、蒸発膜材料は成膜対象基材に向けて良好な加速を得、基材表面に付着する。
【０００９】
そして、上記遮蔽手段が、上記経路を遮蔽する遮蔽位置と経路を開放する開放位置とに移動する導電性の遮蔽部と、この遮蔽部を移動可能且つ相互に電気的絶縁可能に保持する駆動部とを有しており、上記遮蔽部および駆動部のうちのいずれか一方が導電性接触子を有し、他方が導電部を有し、この導電性接触子および導電部が遮蔽位置において相互に接触し、開放位置において相互に離間するように構成されている。したがって、簡易な構成により、遮蔽手段が、経路遮蔽時に導電状態にされ、経路開放時に電気的絶縁状態にされる作用が奏される。
【００１０】
かかる装置であって、上記駆動部が回転駆動軸を有しており、この回転駆動軸を囲むように円盤状の上記導電部が非回転状態で配設されており、上記遮蔽部が、絶縁部材を介して上記回転駆動軸に接続されることにより、回転駆動軸の回りに公転させられるように構成されており、上記導電部の円形外周部に切欠きが形成されており、上記接触子が導電部の円形外周部に接触しており、遮蔽部の回転に伴って接触子が導電部に接触し得ない切欠き部にも至るように構成されてなるものにあっては、少ない部品点数により、遮蔽手段の移動に伴う導電状態および電気的絶縁状態が得られるので好ましい。
【００１１】
または、上記駆動部が回転駆動軸を有しており、上記遮蔽部が、絶縁部材を介して上記回転駆動軸に接続されることにより、回転駆動軸の回りに公転させられるように構成されており、上記導電部が、外周に切欠きが形成された円盤状を呈しており、上記回転駆動軸によって回転駆動軸の回りに自転するように遮蔽部に取り付けられており、上記接触子が駆動部に非回転状態で固設されており、遮蔽部の回転に伴って導電部が自転することにより、接触子が導電部の円形外周部に接触する位置と導電部に接触し得ない切欠き部とに相対移動するように構成されてなる装置にあっても、上記と同様に少ない部品点数によって遮蔽手段の移動に伴う導電状態および電気的絶縁状態が得られる。すなわち、前述した装置においては導電部が固定され、接触子が回転したが、本装置ではその逆に、導電部が回転し、接触子が固定されているからである。
【００１２】
如上の装置であって、遮蔽手段が、経路を遮蔽しているときには接地状態または正帯電状態とされるように構成されてなるものにあっては、膜材料等によって反射された電子の捕捉効果を調節することができるので好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の真空成膜装置の実施形態を説明する。
【００１６】
図１および図２に示す真空成膜装置（以下、単に装置という）１は真空容器２を備えている。図１は装置１の正面図であり、図２は側面断面図である。真空容器２内の底部には蒸発源３が配設され、天井からは回転駆動される回転電極４が懸架されている。回転電極４の下端には、成膜対象基材（以下、単に基材という）Ｗを保持するホルダ５が懸架されている。図２に示すように、真空容器２は接地され、電極４には高周波電源６およびマッチング回路７並びに直流電源８が接続されている。蒸発源３とは膜材料Ｍおよび膜材料Ｍが載置されたるつぼ９である。また、この膜材料Ｍを加熱して蒸発させるための電子銃１０が配設されている。
【００１７】
図３および図４に示すように、複数個のるつぼ９はターンテーブル１１上に等間隔をおいて配列されている。そして、電子銃１０からの電子ビームのターゲットとなる位置Ａに順次回転移動させられる。ターゲットとなる位置Ａの近傍には電子ビームの方向を調整して膜材料Ｍ中の好適な部分に誘導するためのカソード１２（図２参照）が配設されている。
【００１８】
図１および図２に示すように、真空容器２には必要に応じて反応ガス、プラズマ生成用ガス等を真空容器２内へ供給するガス供給口１３と容器２内を真空に排気する排気口１４とが形成されている。
【００１９】
かかる構成により、真空容器２内が減圧され、るつぼ９内の膜材料Ｍに対して電子銃１０から電子ビームが照射され、膜材料Ｍが加熱、蒸発させられる。一方、電極４と真空容器２の内壁との間にプラズマを生成させる高周波電力および直流バイアス電圧が印加され、プラズマ中でイオン化および励起された蒸発膜材料がバイアス電圧によって加速されて基材表面に付着する。
【００２０】
図３および図４に示す電子ビームＥのターゲットとなる位置Ａには、その位置にあるるつぼ９の上方を覆って蒸発膜材料が基材Ｗへ移動する経路を遮蔽するための遮蔽手段１５が配設されている。この遮蔽手段１５は、るつぼ９の上方を覆って上記経路を遮蔽する遮蔽位置Ａ（図３中、二点鎖線で示す）と、るつぼ９の上方から退避して経路を開放する開放位置Ｂとに移動させられるように構成されている。遮蔽手段１５のシャッタ２３は当然に電子ビームＥの照射コースよりも上の位置にある。なお、本実施形態ではターンテーブル１１およびるつぼ９ともに比較的小さいため、遮蔽手段１５は遮蔽位置Ａに至ったときにはほとんど全てのるつぼ９の上方を覆ってしまう。この構成でも遮蔽手段１５に要求される作用を奏し得る。
【００２１】
図３には二台の遮蔽手段１５、１５ａが示されている。図中、向かって下側の遮蔽手段１５が以上のごとく説明した電子ビームによって加熱される膜材料Ｍの経路を遮蔽するものである。すなわち、加熱手段としての電子銃１０に対応した遮蔽手段である。一方、図中の向かって上側の遮蔽手段１５ａは、加熱手段として図示しない抵抗加熱器を用いた場合に、抵抗加熱ボート３１に保持された膜材料Ｍの経路を遮蔽する遮蔽手段である。抵抗加熱ボート３１はターンテーブル３２上に等間隔をおいて複数個配設されている。そして、抵抗加熱器がＯＮとなる位置（以下、加熱位置および遮蔽位置という）Ｃに順次回転移動させられる。この遮蔽手段１５ａは、図中二点差線で示す加熱位置Ｃにある抵抗加熱ボート３１の上方を覆って蒸発膜材料の経路を遮蔽する遮蔽位置Ｃと、当該抵抗加熱ボート３１の上方から退避して経路を開放する開放位置Ｄとに移動させられるように構成されている。この遮蔽手段１５ａについては後述する。
【００２２】
図５に上記遮蔽手段１５の詳細が示されている。遮蔽手段１５は遮蔽部１６とこの遮蔽部１６を回転移動させるための駆動部１７とから構成されている。駆動部１７の一部として、真空容器２の底部を貫通する形で円筒鞘１８がボルト１８ａによって着脱自在に取り付けられている。この円筒鞘１８の中に回転駆動軸（以下、単に駆動軸という）１９がベアリング２０に支持された状態で嵌挿されている。駆動軸１９は、真空容器２の下方外部に配設されたエアシリンダとラックおよびピニオンとからなる駆動機２１によって回転させられる。駆動軸１９は円筒鞘１８との間隙をシール部材２２によって気密にされた状態で回転する。符号２１ａは駆動機２１と駆動軸１９とのカップリングである。
【００２３】
遮蔽部１６は、基材Ｗへの蒸発膜材料の経路を遮蔽するための板状の導電性シャッタ２３と、シャッタ２３を保持するアーム２４と、このアーム２４の基部に固定された回転軸部２５を備えている。シャッタ２３とアーム２４と回転軸部２５とはネジ１６ａによって相互に着脱自在に接続されている。回転軸部２５は、駆動部１７の上記駆動軸１９の上端とフランジ２６ａ、２６ｂによって連結されている。したがって、駆動軸１９による回転駆動により、アーム２４が回転軸部２５を中心に回転し、シャッタ２３が遮蔽位置Ａと開放位置Ｂとの間を円弧移動する。両フランジ２６ａ、２６ｂ間には絶縁部材２７が挟持されている。絶縁部材２７の形状および構造を説明すると、まず、板状を呈しているため両フランジ２６ａ、２６ｂ間が絶縁され、回転軸部２５と駆動軸１９との間も絶縁されている。また、絶縁部材２７は下部のフランジ２６ｂのボルト孔にも進入して座金２６ｃの面まで延びており、ボルト２６ｄと下部フランジ２６ｂとの間も絶縁されている。したがって、この状態では遮蔽部１６と駆動部１７とは電気的に絶縁されている。一方、遮蔽部１６側では、ボルト２６ｄからシャッタ２３までは導電状態にある。これは、とくに回転軸部２５やアーム２４を導電性材料にすることに限らず、これらを絶縁性材料から形成し、ボルト２６ｄまたは上部フランジ２６ａからシャッタ２３まで被覆導線で接続してもよい。
【００２４】
円筒鞘１８の上端近傍の外周に導電部材２８が固設され、上記ボルト２６ｄのうちの一本には導電性の接触子２９が下方に向かって突出するように取り付けられている。接触子２９は導電部材２８の外周に接触している。また、真空容器２の外部には図示しない通電機構が配設されており、円筒鞘１８が接地状態と正帯電状態とに切り換えられる。また、円筒鞘１８を導電性にせずに、導電部材２８から被覆導線を延設して通電機構に接続してもよい。この導電部材２８と接触子２９とが接触すれば遮蔽部１６と駆動部１７とが電気的に導通する。
【００２５】
図６に示すように、導電部材２８は駆動軸１９と同心の円盤状を呈しており、その外周縁の一部が切り欠かれている。したがって、遮蔽部１６が回転すれば接触子２９が駆動軸１９と同心の円周上を移動するので、接触子２９は導電部材２８の外周縁に摺接し、切欠き３０の部分に至れば接触子２９は導電部材２８から離間する。このときに遮蔽部１６は駆動部１７から電気的に絶縁される。本実施形態ではシャッタ２３が開放位置Ｂまで回転したときに、ちょうど接触子２９が上記切欠き３０に至るようにされている。切欠き３０の形状は限定されず、シャッタ２３が開放位置Ｂに至ったときに接触子２９が導電部材２８から接触しないだけの寸法、形状を有しておればよい。
【００２６】
本実施形態では導電部材２８が駆動部１７側に固設され、接触子２９が遮蔽部１６側と電気的に導通するように回転駆動可能に設けられているが、本発明ではかかる構成に限定されない。導電部材２８を遮蔽部１６側に回転駆動可能に設け、接触子２９を駆動部１７側に固定的に設けてもよい。具体例としては、図５における回転しうる上部フランジ２６ａを導電性材料から形成して導電部材とし、その外形を図６に示す導電部材２８のごとくする。一方、固定されている円筒鞘１８の外周からＬ字状の接触子を上方に向けて突設し、導電部材としての上部フランジ２６ａの外周に摺接させる。そして上部フランジ２６ａからシャッタ２３まで被覆導線で接続するなどすればよい。
【００２７】
以上のごとく構成された装置１では、シャッタ２３を遮蔽位置Ａに至らせるとシャッタ２３が接地状態または正帯電状態となるので、加熱過程において膜材料等で反射した電子は散逸されてがシャッタ２３に蓄積されることはない。したがって、電子ビームがシャッタ２３の静電作用によってコースを乱されるというおそれがない。また、シャッタ２３を開放位置Ｂに至らせるとシャッタ２３が絶縁状態となるので、蒸発過程（成膜過程）において真空容器２内の蒸発膜材料のイオンがシャッタから静電気的影響を受けることはない。したがって、蒸発膜材料は基材Ｗに向けて良好な加速を得、基材表面に付着する。
【００２８】
抵抗加熱器のように加熱のために電子やイオン等を用いない場合は、とくに遮蔽手段を導電状態にする必要はない。膜材料Ｍに集中的な電子やイオンが照射されず、シャッタ２３が帯電することがないからである。したがって、図３に示す上側の遮蔽手段１５ａは、下側の遮蔽手段１５から導電部材２８と接触子２９とを取り除いたものでよい。そうすることにより、この遮蔽手段１５ａにおいては遮蔽位置Ａおよび開放位置Ｂのいずれの位置でもシャッタ２３は電気的に絶縁された状態となる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、イオンプレーティング装置においても、膜材料の加熱工程の初期段階において電子ビームの照射コースが不用意に偏ることなく、遮蔽手段によって基材の表面を電子によるスパッタから効果的に保護し、しかも成膜工程において発生した膜材料のイオンを偏らせることのない真空成膜装置を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空成膜装置の一実施形態を示す正面断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視図であり、真空成膜装置の側面断面図である。
【図３】図１の真空成膜装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面を示す平面図である。
【図４】図１の真空成膜装置における遮蔽手段とるつぼとの位置関係を示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）は図１の真空成膜装置における遮蔽手段を示す断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＦ部の拡大図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図であり、導電部材と接触子の構成を示す平面断面図である。
【符号の説明】
１    真空成膜装置
２    真空容器
３    蒸発源
４    回転電極
５    ホルダ
６    高周波電極
７    マッチング回路
８    直流電源
９    るつぼ
１０    電子銃
１１    ターンテーブル
１２    カソード
１３    ガス供給口
１４    排気口
１５    遮蔽手段
１５ａ  遮蔽手段
１６    遮蔽部
１６ａ  ネジ
１７    駆動部
１８    円筒鞘
１８ａ  ボルト
１９    駆動軸
２０    ベアリング
２１    駆動機
２１ａ  カップリング
２２    シール部材
２３    シャッタ
２４    アーム
２５    回転軸部
２６ａ  上部フランジ
２６ｂ  下部フランジ
２６ｃ  座金
２６ｄ  ボルト
２７    絶縁部材
２８    導電部材
２９    接触子
３０    切欠き
３１    抵抗加熱ボート
３２    ターンテーブル
Ａ、Ｃ  遮蔽位置
Ｂ、Ｄ  開放位置
Ｅ    電子ビーム
Ｍ    膜材料
Ｗ    成膜対象基材
【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】
0004451571.tif 000006
【図６】
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