(57)【要約】【課題】回転板の回転滑りを適切に解消可能な角度調整式のプラネタリ回転構造体およびそれを備えた真空成膜装置を提供する。【解決手段】プラネタリ回転構造体３０は、複数の内歯１０ａが内周面の全域に亘り形成された環状の枠体１０と、内歯１０ａに噛み合う複数の外歯１１ａが外周面の全域に亘り形成された回転板１１と、内外歯１０ａ、１１ａが噛み合った状態で、内周面に沿う方向に回転板１１を枠体１０に対し摺接移動させる際に、内外歯１０ａ、１１ａの噛み合せにより回転板１１を回転させる駆動手段２０と、内外歯１０ａ、１１ａが噛み合った状態で回転板１１の傾角を調整可能な角度調整手段１３、１４と、を備え、角度調整手段１３、１４による回転板１１の傾角変更の際に、内外歯１０ａ、１１ａの噛み合い量を一定に保ちつつ外歯１１ａと内歯１０ａとが干渉しないよう、内外歯１０ａ、１１ａの状態が設定されている。【選択図】図１
2007239067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の内歯が内周面の全域に亘り形成された環状の枠体と、
前記内歯に噛み合う複数の外歯が外周面の全域に亘り形成された回転板と、
前記内外歯が噛み合った状態で、前記内周面に沿う方向に前記回転板を前記枠体に対して摺接移動させる際に、前記内外歯の噛み合せにより前記回転板を回転させる駆動手段と、
前記内外歯が噛み合った状態で、前記回転板の傾角を調整可能な角度調整手段と、
を備え、
前記角度調整手段による前記回転板の傾角変更の際に、前記内外歯の噛み合い量を一定に保ちつつ前記外歯と前記内歯とが干渉しないよう、前記内外歯の状態が設定されている、プラネタリ回転構造体。
【請求項２】
前記外歯の歯幅が前記内歯の歯幅より小さい、請求項１記載のプラネタリ回転構造体。
【請求項３】
前記外歯の歯元から歯先に向かう方向に、前記外歯の歯幅が小さくなる、請求項２記載のプラネタリ回転構造体。
【請求項４】
前記歯幅の方向に対向する前記外歯の一対の歯面が鋭角に交差するように傾斜する、請求項３記載のプラネタリ回転構造体。
【請求項５】
前記歯幅の方向に対向する前記外歯の一対の歯面が弧状をなすように傾斜する、請求項３記載のプラネタリ回転構造体。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載のプラネタリ回転構造体と、
前記プラネタリ回転構造体の回転板に接続された基板ホルダと、
前記プラネタリ回転構造体および前記基板ホルダを内包する真空槽と、を
備えた真空成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラネタリ回転構造体に係り、更に詳しくは、真空成膜装置の基板ボルダをプラネタリ回転させる回転構造体の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板に堆積する堆積膜均一化のため、複数の基板を搭載した基板ホルダを様々な動かし方により動かすことがあり、例えば、レンズやウェーハへの真空蒸着系成膜では、円盤状乃至ドーム状の基板ホルダを、プラネタリ回転（自公転）させる場合がある。
【０００３】
ところで、基板ホルダをプラネタリ回転させる構造を採用した真空成膜装置には、各種の工夫が既に施されている。
【０００４】
例えば、基板ホルダに固定された円盤部材（回転板）が、環状レールとの摩擦抵抗により自転しながら環状レールを公転できるように構成され、これにより、基板ホルダはプラネタリ回転するとともに、この円盤部材と環状レールとの接触点を中心にした円盤部材の傾斜角変更により、基板ホルダの角度微調整が可能になっている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、傾斜傘歯車の噛み合わせにより、基板ホルダを回転むら無く適切にプラネタリ回転させる構造もある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平２−３８５６７号公報
【特許文献２】特開平８−３５０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１記載の真空成膜装置では、円盤部材を環状レールとの摩擦抵抗により回転させることから、摩擦滑りによる堆積膜むら発生や摩擦粉発生という問題を内包している。また、特許文献２記載の真空成膜装置では、傾斜傘歯車噛み合わせ機構に起因して基板ホルダの角度調整が不能といった難点がある。
【０００７】
要するに、これらの公報に記載の真空成膜装置に採用されたプラネタリ回転機構は、何れも一長一短があり、特許文献１記載のプラネタリ回転構造（摩擦抵抗による回転）の利点（角度調整機能の付加）と、特許文献２記載のプラネタリ回転構造（傾斜傘歯車による回転）の利点（回転滑りの解消）とを併せ持つ技術の開発が望まれている。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、回転板の回転滑りを適切に解消可能な角度調整式のプラネタリ回転構造体およびそれを備えた真空成膜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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明のプラネタリ回転構造体は、複数の内歯が内周面の全域に亘り形成された環状の枠体と、前記内歯に噛み合う複数の外歯が外周面の全域に亘り形成された回転板と、前記内外歯が噛み合った状態で、前記内周面に沿う方向に前記回転板を前記枠体に対し摺接移動させる際に、前記内外歯の噛み合せにより前記回転板を回転させる駆動手段と、前記内外歯が噛み合った状態で、前記回転板の傾角を調整可能な角度調整手段と、を備え、前記角度調整手段による前記回転板の傾角変更の際に、前記内外歯の噛み合い量を一定に保ちつつ前記外歯と前記内歯とが干渉しないよう、前記内外歯の状態が設定されている。
【００１０】
これにより、プラネタリ回転する角度調整式の回転板の、回転滑りの解消が適切に図れる。例えば、本プラネタリ回転構造体では、内外歯の噛み合い量の適正化が図れて好適である。
【００１１】
ここで、前記外歯の歯幅が前記内歯の歯幅より小さくても良く、前記外歯の歯元から歯先に向かう方向に、前記外歯の歯幅が小さくなっても良い。これにより、前記角度調整手段による前記回転板の傾角変更の際に、前記内外歯の噛み合い量を一定に保ちつつ前記外歯と前記内歯とが干渉しない内外歯の設計が容易に行える。
【００１２】
なお、このような外歯の歯先修整の一例として、前記歯幅の方向に対向する前記外歯の一対の歯面が鋭角に交差するように傾斜させる手法がある。
【００１３】
また、外歯の歯先修整の他の例として、前記歯幅の方向に対向する前記外歯の一対の歯面を、弧状をなして傾斜させる手法もある。
【００１４】
また、本発明の真空成膜装置は、上記記載のプラネタリ回転構造体と、前記プラネタリ回転構造体の回転板に接続された基板ホルダと、前記プラネタリ回転構造体および前記基板ホルダを内包する真空槽と、備える。
【００１５】
これにより、真空槽内の基板ホルダとともにプラネタリ回転する角度調整式の回転板の、回転滑りの解消が図れる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回転板の回転滑りを適切に解消可能な角度調整式のプラネタリ回転構造体およびそれを備えた真空成膜装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して発明を実施するための実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態のプラネタリ回転構造体を備えた真空蒸着装置の概略構成を示した図である。
【００１９】
図１に示すように、真空蒸着装置（真空成膜装置）１００は、減圧可能の内部２を成膜空間とした円筒状の真空槽１を備える。
【００２０】
この真空槽１の内部２の下方には、電子ビーム加熱式の蒸着材料蒸発用の蒸発源４が配設さている。また、真空槽１の内部２の上方または外部には、この蒸発源４に対向する複数の基板（図示せず）を搭載可能な基板搭載面１２ａを有して、これらの基板を搭載した状態でプラネタリ回転する複数（例えば真空槽１の軸の周方向９０°間隔毎に４個）の円盤状の基板ホルダ１２と、この基板ホルダ１２に対してプラネタリ回転を可能にするプラネラリ回転構造体３０とが、配設されている。
【００２１】
蒸発源４は、蒸着材料（図示せず）をセットする凹状の蒸着材料溜め４ｂを有する坩堝４ａと、坩堝４ａの蒸着材料溜め４ｂにセットされた蒸着材料を電子エネルギーにより蒸発させる目的で蒸着材料溜め４ｂに向けて高速の電子ビームを放出する電子銃３と、蒸着材料から放出した蒸着粒子の基板への被覆を制御するように、適宜の駆動装置（図示せず）により蒸着材料溜め４ｂの開口を開閉するシャッタ（不図示）と、を備える。
【００２２】
プラネタリ回転構造体３０は、図１に示す如く、基板ホルダ１２を自公転（プラネタリ回転）させる自公転機構３１と、回転板１１（基板ホルダ１２の基板搭載面１２ａ）の傾角（仰角）を調整可能な角度調整機構３２と、基板ホルダ１２に回転駆動力を伝える回転駆動機構３３と、を備える。
【００２３】
先ずは、自公転機構３１の一構成例について図１を参照して述べる。
【００２４】
自公転機構３１は、基板ホルダ１２毎に設けられ、その裏面（基板搭載面１２ａと反対側の面）に軸受１５（例えば転がり軸受）を介して接続される複数（基板ホルダ１２と同数）の円盤状の回転板１１と、これらの回転板１１を囲むように１個の環状（円筒状）の枠体１０と、を備える。
【００２５】
回転板１１の外周面の全域には等ピッチの外歯１１ａが形成され、枠体１０の内周面にはこの外歯１１ａに噛み合う内歯１０ａが等ピッチに形成されている。
【００２６】
すなわち、枠体１０は、その内歯１０ａの歯筋を枠体１０の軸と平行に直線状に切った内歯歯車（平歯車）として構成され、回転板１１は、その歯幅Ｄ（図３参照）を枠体１０の歯幅よりも小さくして、その外歯１１ａの歯筋を回転板１１の軸Ｐ２と平行に直線状に切った外歯歯車（平歯車）として構成されている。
【００２７】
このように、回転板１１を枠体１０よりも薄肉にすることにより、回転板１１の傾斜を変更するに際しての、後記の内外歯１０ａ、１１ａの噛み合い量Ｓの一定化を容易に実現でき好適である。
【００２８】
なお枠体１０は、適宜のブラケット（不図示）を介して真空槽１の内壁に固定されている。
【００２９】
このような自公転機構３１によれば、回転板１１は、後記の回転駆動機構３３の回転動力を受け、これらの内外歯１０ａ、１１ａが噛み合った状態で、枠体１０の内歯形成面（内周面）に沿う方向に摺接移動（公転）するとともに、内外歯１０ａ、１１ａの噛み合せにより、回転（自転）することができる。すなわち、回転板１１は、このような内外歯１０ａ、１１ａの噛み合せにより、枠体１０の内周面に近傍周りを自公転することができ、その結果として、回転板１１に軸受１５を介して接続される基板ホルダ１２が自公転できる。このため、基板ホルダ１２に搭載された複数の基板への蒸着膜特性（例えば膜厚均一性）が改善される。
【００３０】
次に、角度調整機構３２の一構成例について図１および図２を参照して述べる。
【００３１】
図２は、図１に示した角度調整機構周辺部を示した図であり、図２（ａ−１）は、基板ホルダ１２を水平状態における、この周辺部の回転板１１を真上から見た図（以下、「平面視図」という）であり、図２（ａ−２）は、この場合の回転板１１を側方から見た図（以下、「側面視図」という）である。
【００３２】
すなわち、図２（ａ−１）、（ａ−２）では、回転板１１（回転板１１と平行な基板搭載面１２ａ）の傾角θが、０°である。
【００３３】
また、図２（ｂ−１）は、基板ホルダ１２を傾斜状態における、平面視図であり、図２（ｂ−２）は、この場合の側面視図である。
【００３４】
すなわち、図２（ｂ−１）、（ｂ−２）では、回転板１１（回転板１１と平行な基板搭載面１２ａ）の傾角θが、０°より大きく、例えば傾角θが２０°である。
【００３５】
上記角度調整機構３２は、基板ホルダ１２毎に設けられ、直線状に延びる複数（基板ホルダ１２の個数と同数）の棒状のリンク部材１４（角度調整手段）と、基板ホルダ１２毎に設けられ、円弧状に延びるように形成された案内スリット孔１３ａを有して扇状（略１／４円周）に曲がった、複数（基板ホルダ１２の個数と同数）の帯状のガイド部材１３（角度調整手段）と、を備える。
【００３６】
各リンク部材１４の一端は、軸受１５の各々に固定され、各リンク部材１４の他端は、各ガイド部材１３の案内スリット孔１３ａに沿って移動可能に接続されている。
【００３７】
なお、適宜の固定手段（例えばボルトとナットによる締結）により、リンク部材１４の他端が、案内スリット孔１３ａの適宜の移動位置で固定される。
【００３８】
このため、図２（ａ−１）、（ａ−２）に示した水平状態にある回転板１１（基板ホルダ１２）を、リンク部材１４の他端を案内スリット孔１３ａに沿って動かすことにより、回転板１１の傾角θが増す方向に、図２（ｂ−１）、（ｂ−２）に示す如く傾斜可能になる。これにより、基板ホルダ１２の基板搭載面１２ａは、蒸発源４に対して角度調整を自在に行え、その結果、基板ホルダ１２に搭載された複数の基板への蒸着膜特性（例えば膜厚均一性）が改善される。
【００３９】
なお、回転板１１の外歯１１ａと枠体１０の内歯１０ａとが噛み合った状態で、回転板１１（基板搭載面１２ａ）の傾角θは変更可能であり、このような回転板１１の外歯１１ａと枠体１０の内歯１０ａとの間の噛み合い構造は、後程詳しく述べる。
【００４０】
次に、回転駆動機構３３の一構成例について、図１を参照して述べる。
【００４１】
上記回転駆動機構３３は、真空槽１の外部（真空槽１の上壁の上方領域）に、適宜の固定手段（不図示）により固定された回転モータ２０（駆動手段）と、真空槽１の上壁を貫通する駆動軸２３と、この駆動軸２３の一端近傍に接続されて水平に延び、回転板１１の軸Ｐ２付近で垂直に曲がって延び、ガイド部材１３に連結する、複数（基板ホルダ１２と同数）のＬ字状かつ帯状のアーム部材２４と、を備える。
【００４２】
なお駆動軸２３は、適宜の真空シール（不図示）により回転可能な状態で気密に真空槽１の上壁に配設されている。
【００４３】
ここで、駆動軸２３の他端近傍と、回転モータ２０のモータ回転軸とが、一対のギア２１、２２を介して接続され、これにより、回転モータ２０の回転動力が、駆動軸２３に伝えられ、この回転動力が、アーム部材２４、ガイド部材１３およびリンク部材１４を介在した回転板１１（基板ホルダ１２）に伝達される。
【００４４】
つまり、回転板１１および基板ホルダ１２は軸受１５とともに一体的に、回転モータ２０の回転動力により、駆動軸２３の軸Ｐ１を中心に、この駆動軸２３の軸Ｐ１から回転板１１の軸Ｐ２迄の距離を半径とした、円周周りを公転すると同時に、上記内外歯１０ａ、１１ａの噛み合せにより自転する。
【００４５】
次に、回転板１１の傾角θ（図２）の変更に際しての、回転板１１の外歯１１ａと枠体１０の内歯１０ａとの間の噛み合い構造について、図面を参照して述べる。
【００４６】
図３は、回転板の外歯と枠体の内歯との間の噛み合い状態の一例を示した図である。
【００４７】
なおここでは、図面簡略化の観点から、図３の外歯１１ａと内歯１０ａの噛み合う接点により描かれるピッチ円Ｐを直線に図示しているが、実際は、このピッチ円Ｐは、枠体１０に対する回転板１１の摺接移動方向に沿って円軌跡をなしている。
【００４８】
図３（ａ−１）は、基板ホルダ１２の水平状態（θ＝０°）における、回転板１１の外歯１１ａと枠体１０の内歯１０ａとの間の噛み合い例を示した図であり、外歯１１ａおよび内歯１０ａの歯筋方向（回転板１１および枠体１０の厚み方法）から見た、外歯１１ａと内歯１０ａの略一歯数分の拡大図である。
【００４９】
また、図３（ａ−２）は、図３（ａ−１）のＣ−Ｃ線（内歯１０ａの歯中心線）に沿った断面の一部を示した図である。
【００５０】
図３（ｂ−１）は、基板ホルダ１２の傾斜状態（θ＝２０°）における、回転板１１の外歯１１ａと枠体１０の内歯１０ａとの間の噛み合い例を示した図であり、外歯１１ａおよび内歯１０ａの歯筋方向（回転板１１および枠体１０の厚み方法）から見た、外歯１１ａと内歯１０ａの略一歯数分の拡大図である。
【００５１】
また、図３（ｂ−２）は、図３（ｂ−１）のＣ−Ｃ線（内歯１０ａの歯中心線）に沿った断面の一部を示した図である。
【００５２】
ここで、内外歯１０ａ、１１ａの噛み合い状態の一例として、外歯１１ａの歯面１１ｄが、図３に示したように、基板ホルダ１２を傾斜させる際に（傾角θを変更させる際に）、内歯１０ａの歯面１０ｄに近づくことに適切に対応すべく、内外歯１０ａ、１１ａが互いに干渉して噛み合い不良（例えば振動や騒音）を起こさないように、これらの内外歯１０ａ、１１ａ間に所定の間隔Ｇ（噛み合いの遊び）が予め設定されている。
【００５３】
また、外歯１１ａの先端部分は、図３（ａ−２）、（ｂ−２）に示した如く、外歯１１ａの歯元１１ｂ（外歯１１ａのピッチ円Ｐから内側の部分）から歯先１１ｃに向かうに連れて、外歯１１ａの歯幅Ｄを小さくするよう歯先修整されている。
【００５４】
より詳しくは、外歯１１ａの歯幅Ｄの方向に対向する一対の上下の歯面１１ｄが、鋭角に交差するように傾斜して外歯１１ａの歯先１１ｃでつながっている。
【００５５】
なお、この変形例として、これらの一対の上下の斜面１１ｄが、弧状をなすように傾斜して外歯１１ａの歯先１１ｃでつながるように構成しても良い。
【００５６】
このような外歯１１ａの歯先修整によれば、内外歯１０ａ、１１ａ間の充分な深さ方向の噛み合い量Ｓを確保したうえで、図３（ａ−２）に示した基板ホルダ１２を水平状態（傾角θ＝０°）から図３（ｂ−２）に示した基板ホルダ１２を傾斜状態（例えば傾角θ＝２０°）に移行させる際に、この噛み合い量Ｓが一定に保つように構成され好適である。
【００５７】
つまり、外歯１１ａの先端部分について上記歯先修整を行うことなく、図３（ａ−２）の２点鎖線に示したように、外歯１１ａの歯幅Ｄを一定にすると、図３（ｂ−２）の２点鎖線に示すように、基板ホルダ１２を傾斜させる際には、外歯１１ａの歯先１１ｃの角が、内歯１０ａの歯元に接触する不都合が想定される。そして、この不都合を回避するには、例えば、基板ホルダ１２の傾斜に連動して外歯１１ａを内歯１０ａから後退させるように調整する方策、または、外歯１１ａの歯先１１ｃと内歯１０ａの歯底との間の間隔を予め充分に確保する方策の何れかを取る必要がある。
【００５８】
しかしながら、前者の方策では、基板ホルダ１２の傾斜に伴って、内外歯１０ａ、１１ａの噛み合い量Ｓを一定に保てず、後者の方策では、内外歯１０ａ、１１ａの深さ方向の噛み合い量Ｓを充分に確保できない可能性がある。
【００５９】
以上に述べた如く、本実施の形態による真空蒸着装置１００用のプラネタリ回転構造体３０によれば、真空槽１内の基板ホルダ１２とともにプラネタリ回転する、角度調整式の回転板１１の、回転滑りの解消が適切に図れる。特に、本プラネタリ回転構造体３０では、内外歯１０ａ、１１ａの噛み合い量Ｓの適正化が図れて好適である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明のプラネタリ回転構造体によれば、例えば、基板ホルダを適切にプラネタリ回転でき、基板ホルダに搭載された複数の基板への蒸着膜を形成させる真空蒸着装置の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本実施の形態のプラネタリ回転構造体を備えた真空蒸着装置の概略構成を示した図である。
【図２】図１に示した角度調整機構周辺部を示した図である。
【図３】回転板の外歯と枠体の内歯との間の噛み合い状態の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  真空槽
２  内部
３  電子銃
４  蒸発源
１０  枠体
１１  回転板
１２  基板ホルダ
１３  ガイド部材
１４  リンク部材
１５  軸受
２０  回転モータ
２１、２２  ギア
２３  駆動軸
２４  アーム部材
３０  プラネタリ回転構造体
３１  自公転機構
３２  角度調整機構
３３  回転駆動機構
１００  真空蒸着装置
【図１】
2007239067.tif 000003
【図２】
2007239067.tif 000004
【図３】
2007239067.tif 000005