(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基体を保持し、かつ、各基体を自転と公転可能に駆動する機構を備えた真空蒸着槽を有する真空蒸着装置であって、
前記真空蒸着槽に隣接して配置され、前記基体内の膜厚分布を補正するための複数の補正板を保持する補正板保持手段を有する補正板用真空槽と、
前記真空蒸着槽に隣接して配置され、前記複数の基体を保持する基体保持手段を有する基板用真空槽と、
前記補正板用真空槽に配置された補正板を前記真空蒸着槽に搬送する第１の搬送アームと、
前記基板用真空槽に配置された基板を前記真空蒸着槽に搬送する第２の搬送アームとを有しており、
前記第２の搬送アームは、前記基板用真空槽において、前記基体を反転する反転機構を有していることを特徴とする真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光学用レンズ等の基体上に誘電体、金属等の膜を形成するための真空蒸着装置に関し、特に、基体に均一の厚さの膜を高品質にかつ連続的に形成し得る真空蒸着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多数の基板上に均一膜厚を形成するための装置としては、特公昭５３―１８３３８号公報に開示されるような、自公転機構を有するもの、あるいはそれを改良したものが一般的である。また、大面積でかつ重量を有する基板に、膜厚が均一な膜を形成するための装置は、USP３,１２８,２０５、USP３,８５８,５４７に開示される自公転機構を有するものがあり、高精度の膜厚を均一化を図るためにはUSP４,２２２,３４５に開示されるように回転マスクを用いる機構が必要とされている。
【０００３】
一方、インラインタイプの蒸着装置で連続的に薄膜を形成させるためには、特開平６―６５７２４や特開平１０―３１９２０８のようにパレット搬送方式が知られている。この場合、連続的に成膜するレンズ等の基体の形状が常に同一であれば、膜厚分布を補正する補正板は成膜槽内に固定してもよいが、ステッパレンズのようにレンズの曲率半径や有効径が異なる基体をインライン方式で連続的に成膜し、なおかつ膜厚分布を均一にするためには、レンズの形状に対応した膜厚補正板をレンズとともに搬送する必要がある。しかしながら、光学用基体の材質と補正板の材質が異なるため基体を真空中で加熱したときに基体内に温度分布が生じてしまうという問題点や、補正板マスクには以前の蒸着物質が付着しており、真空排気時にゴミ等が基体に付着しやすいという問題があった。この問題は高精度の面精度や複屈折を要求される石英、蛍石等の光学材料に特に顕著であった。
【０００４】
また、一般的に蒸着の際に基体を加熱して蒸着するが、レンズ等光の透過で使用する光学素子は表裏の両面に蒸着しなければならず自公転運動をして蒸着する装置においては基体を反転する機構は知られてなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のように、真空蒸着槽内に基板を保持して、真空槽から搬送される基体に補正板を用いて基体に薄膜を形成する蒸着装置において、基体への補正板からの付着物が少なく、かつ、基体が均一に加熱されることにより膜質の向上を図り、さらに基体を反転することにより、基体の両面の蒸着を可能にすることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の真空蒸着装置は、複数の基体を保持し、かつ、各基体を自転と公転可能に駆動する機構を備えた真空蒸着槽を有する真空蒸着装置であって、真空蒸着槽に隣接して配置され、基体内の膜厚分布を補正するための複数の補正板を保持する補正板保持手段を有する補正板用真空槽と、真空蒸着槽に隣接して配置され、複数の基体を保持する基体保持手段を有する基板用真空槽と、補正板用真空槽に配置された補正板を真空蒸着槽に搬送する第１の搬送アームと、基板用真空槽に配置された基板を真空蒸着槽に搬送する第２の搬送アームとを有しており、第２の搬送アームは、基板用真空槽において、基体を反転する反転機構を有していることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の真空蒸着装置は、真空蒸着槽と、これとゲートバルブにより仕切られた基板用真空槽と、前記真空蒸着槽とゲートバルブで仕切られた膜厚補正板用真空槽とから構成されている。真空蒸着槽内には、蒸発源と、基板を保持する基板ホルダーと、基板ホルダーを昇降可能に保持するステージと、基板面内の膜厚分布補正用の補正板の保持部が設けられている。基板用真空槽は、基板を保持するステージと、基板ホルダーを保持して基板を真空蒸着内に搬入するアームからなる。膜厚補正板用真空槽内には補正板が、段状に設けられた棚に収容されている。補正板はアームにより保持され蒸着槽内へ搬入可能である。
【０００８】
このような構成により、真空蒸着槽に、基体と補正板をそれぞれ別の真空槽から搬入するため、基体への、補正板からのゴミなど付着物が少ない膜を製作することができる。さらに、基体の加熱と補正板の加熱が別真空槽であるため基体の均一加熱が可能となり、高温まで均一加熱が可能である。さらに、反転機構を設けることにより、片面を蒸着して冷却、真空から大気圧に戻し、大気圧で反転し再度真空排気、加熱という工程を省くことができる。
【０００９】
【実施例】
以下本発明の実施例の説明をする。図１（a）は本発明の蒸着装置の第１の実施例の正面断面模式図を示し、図１（b）は平面断面模式図を示す。
【００１０】
本発明の真空蒸着装置は、角形の真空蒸着槽１と、これとゲートバルブ２で仕切られた基板用真空槽３と、この真空蒸着槽１と、ゲートバルブ４で仕切られた膜厚補正板用真空槽５から構造されている。真空蒸着槽１内には、槽底面に設置された蒸発源６と基板を入れた基板ホルダー７、基板ホルダー７を保持回転させ、かつ昇降可能なステージ８（回転機構は記載していない）、基板面内の膜厚分布を補正する補正板９および補正板９を保持する昇降可能な補正板保持部１８が設けられている。基板用真空槽３は、基板を保持する昇降可能な保持部であるステージ１０と基板ホルダー７をホルダー側面円周状の突起部を利用して保持可能なアーム１１からなり、アーム１１は伸縮可能のフレキ部１２を利用して伸縮可能な機構となっており、基板を真空蒸着槽内まで搬送可能である。膜厚補正板用真空槽５には補正板９が段状に補正板用棚１７に収容されており、補正板９は補正板形状部１６とその保持部１５からなっており、保持部１５により昇降可能な補正板用棚１７に載っている。補正板９は保持部１５を介してアーム１３を用いて保持可能であり、アーム１３は伸縮可能のフレキ部１４を利用して真空蒸着槽１内まで補正板９を搬送可能である。
【００１１】
次に蒸着工程の手順について述べる。基板用真空槽３に基板ホルダー７内にセットされた基板を搬入し、真空排気する。加熱が必要なときは記載されてないヒーターによって加熱する。この基板の形状に対応した、膜厚分布補正板９を膜厚分布補正板用真空槽５にセットして真空排気する。加熱が必要なときは記載されてないヒーターを用いて加熱する。真空蒸着槽１は真空排気されており、加熱が必要なときは記載されてないヒーターによって加熱しておく。真空度および基板温度条件が蒸着可能になると、補正板９の保持部１５の下にアーム１３を移動し、補正板保持部１５が載っている補正板用棚１７を下降させる。これにより、補正板９を、補正板保持部１５により、補正板用棚１７からアーム１３上に載せかえる。ゲート弁４を開き、アーム１３を伸ばして真空蒸着槽１内まで補正板９を移動する。補正板保持部１８を上昇させ補正板９の補正板保持部１５をアーム１３から補正板保持部１８に載せかえる。次いでアーム１３を縮めてゲートバルブ４を閉じる。基板用真空槽３内の基板ホルダー７の突起部の下にアーム１１を移動し、基板保持ステージ１０を下降してアーム１１上に基板ホルダー７を載せかえる。ゲート弁２を開き、アーム１１を伸ばして基板ホルダー７を基板保持ステージ８上に移動する。ステージ８を上昇させ、基板ホルダー７をアーム１１からステージ８上へ移動させ、アーム１１を縮めてゲートバルブ２を閉める。蒸発源６により基板に蒸着後、基板ホルダー７および補正板９を搬入と同様に、各アームに載せかえて基板真空槽３、補正板用真空槽５へ戻して工程は終了する。
【００１２】
本願の装置および工程においては補正板９と基板とがそれぞれ別の真空槽により排気、加熱されるため、真空排気時の補正板９に以前既に付着している蒸着物質や、保管中付着したゴミや化学的な汚染物質が基板に再付着することがないため膜質を向上することができる。
【００１３】
具体的に本願の膜質と、従来の基板と補正板を同一真空槽で排気、加熱するタイプの蒸着装置で製作した膜質とを比較評価した。膜質の評価結果は、本発明の真空蒸着装置で作製した膜は、膜内の異物による散乱の減少、紫外波長域での透過、反射ロスの減少、温度６０度、湿度９０％という高温高湿状況での膜の剥がれや外観劣化の減少が、従来装置と比較して顕著に現れた。さらに、基板内の中心部と周辺部の膜質の差を比較したところ、本発明の装置で加熱、製作した膜は中心部と周辺部の膜質差は小さかった。
【００１４】
次に第２の実施例について述べる。図２（a）にその蒸着装置の正面断面模式図を、図２（b）に平面断面模式図を示す。第１の実施例との違いは、蒸着する基板の数を３個に増やして基板回転を自転のみから自転と公転を行う遊星回転運動方式にした点である。したがって、基板用真空槽には基板ホルダーが３個配置となっており回転機構がある構成である。基板の搬入搬出は第１の実施例と同じであるが、３個の基板ホルダーを１個づつ真空蒸着槽の中へ搬入し、搬出する。
【００１５】
第３の実施例は図３（a）にその蒸着装置の正面断面模式図を、図３（b）に平面断面模式図を示し、基板ホルダーの反転機構を表したものである。真空蒸着槽１９と基板用真空槽２０は前記の実施例と同様の構成である。基板ホルダー２１内の基板の片面を蒸着後、レンズ等、光透過で使用する光学素子や表裏両面を使用する素子では、基板用真空槽２０内へ前記実施例と同様の手順で搬入する。基板ホルダー２１の周囲の突起を利用してアーム２３で上下から挟み込み、基板ホルダー保持部２２を下降させ基板ホルダー２１をアーム２３で保持した後にアーム２３を回転軸２４により回転させ反転させる。反転後、再度真空蒸着槽１９に搬入し蒸着する。反転動作は、真空蒸着槽内でも回転スペースがあれば可能である。この反転機構を導入することにより従来片面製作したのち真空を大気圧に戻し、手動により反転し、再度真空排気、加熱を行う工程に比べて工程を半減させる効果が得られた。
【００１６】
【発明の効果】
上記実施例に示す本発明の装置により以下の効果を得ることができる。真空蒸着槽に、基体と補正板をそれぞれ別の真空槽から搬入するため、基体への補正板からの付着物が少ないことによる膜質を向上させる効果がある。さらに、基体の加熱と補正板の加熱が別真空槽であるため基体の均一加熱が可能となり、基体内で均一な膜質の分布となる効果がある。さらに均一に高温まで基板を加熱できるため、基板への膜の密着性がよく、光学的に均質で、かつ散乱、吸収等の損失が少なく、機械的強度に優れる膜を大面積にわたって得ることが可能となる。また、反転機構を設けることにより、片面を蒸着して冷却、真空から大気圧、大気圧で反転し再度真空排気、加熱という工程が省かれ作業効率が著しく向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（a）第１の実施例の蒸着装置の正面断面模式図
（b）蒸着装置の平面断面模式図
【図２】（a）第２の実施例の蒸着装置の正面断面模式図
（b）蒸着装置の平面断面模式図
【図３】（a）蒸着装置反転機構の正面断面模式図
（b）蒸着装置反転機構の平面断面模式図
【符号の説明】
１    真空蒸着槽
２、４    ゲートバルブ
３    基板用真空槽
５    補正板用真空槽
６    蒸発源
７    基板ホルダー（基板を含む）
８、１０    保持部（ステージ）
９    補正板
１１、１３    アーム
１２、１４    フレキ部
１５    補正板保持部
１６    補正板形状部
１７    補正板保持用棚
１８    補正板保持部
１９    真空蒸着槽
２０    基板用真空槽
２１    基板ホルダー（基板を含む）
２２    基板ホルダー保持部
２３    アーム
２４    回転軸
２５    保持部（ステージ）
【図１】
0003787514.tif 000002
【図２】
0003787514.tif 000003
【図３】
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