(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性ガスもしくは不活性ガスあるいはこれら両者の混合ガスが導入される真空槽と、
この真空槽内において蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、
上記真空槽内に配置され基板を上記蒸発源に対向するように保持する基板ホルダーを支持・搬送するガイド部材からなる対電極と、
上記蒸発源と対電極との間に配備された蒸発物質を通過させうるグリッドと、
上記グリッドと上記蒸発源との間に配置された熱電子発生用のフィラメントと、上記グリッドの電位を上記対電極の電位と上記フィラメントの電位に対し正電位とする手段と、
上記真空槽の両端に接続した基板ホルダー収納用の補助真空槽と、
上記基板ホルダーを上記３つの真空槽の間で移動させる手段を有し、
上記真空槽は中央成膜部とその両端部に基板ホルダー収容部を有し、
上記ガイド部材を駆動して上記基板ホルダーを真空槽内において両端の基板ホルダー収容部の間を往復移動させるための搬送駆動装置を有し、
上記補助真空槽内において多段に配備された基板ホルダーを上下に移動させるための搬送駆動装置及び補助真空槽と真空槽の間を往復移動させるための搬送駆動装置を有し、上記補助真空槽内において２つの搬送駆動装置の間での基板ホルダーの受け渡しを行う構成の薄膜形成装置において、
一方の補助真空槽内にグリッドの収納部を設け、
上記グリッドと蒸発源の間の位置関係を規定する手段と、
上記補助真空槽内において多段に配備されたグリッドを上下に移動させるための搬送駆動装置及び補助真空槽と真空槽の間を往復移動させるための搬送駆動装置を有し、
上記補助真空槽内において２つの搬送駆動装置の間でのグリッドの受け渡しを行うことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜形成装置において、上記グリッドが円弧状の形状を有しており、上記グリッドと上記蒸発源の間の位置関係を規定する手段のグリッドと接触する部分が凹んだ円弧状であることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項３】
請求項１記載の薄膜形成装置において、上記グリッドがテーパ状の形状を有しており、上記グリッドと上記蒸発源の間の位置関係を規定する手段のグリッドと接触する部分が逆テーパ状であることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項４】
活性ガスもしくは不活性ガスあるいはこれら両者の混合ガスが導入される真空槽と、
この真空槽内において蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、
上記真空槽内に配置され基板を上記蒸発源に対向するように保持する基板ホルダーを支持・搬送するガイド部材からなる対電極と、
上記蒸発源と対電極との間に配備された蒸発物質を通過させうるグリッドと、
上記グリッドと上記蒸発源との間に配置された熱電子発生用のフィラメントと、上記グリッドの電位を上記対電極の電位と上記フィラメントの電位に対し正電位とする手段と、
上記真空槽の両端に接続した基板ホルダー収納用の補助真空槽と、
上記基板ホルダーを上記３つの真空槽の間で移動させる手段を有し、
上記真空槽は中央成膜部とその両端部に基板ホルダー収容部を有し、
上記ガイド部材を駆動して上記基板ホルダーを真空槽内において両端の基板ホルダー収容部の間を往復移動させるための搬送駆動装置を有し、
上記補助真空槽内において多段に配備された基板ホルダーを上下に移動させるための搬送駆動装置及び補助真空槽と真空槽の間を往復移動させるための搬送駆動装置を有し、上記補助真空槽内において２つの搬送駆動装置の間での基板ホルダーの受け渡しを行う構成の薄膜形成装置において、
一方の補助真空槽内にフィラメントの収納部を設け、
上記フィラメントと蒸発源の間の位置関係を規定する手段と、
上記補助真空槽内において多段に配備されたフィラメントを上下に移動させるための搬送駆動装置及び補助真空槽と真空槽の間を往復移動させるための搬送駆動装置を有し、
上記補助真空槽内において２つの搬送駆動装置の間でのフィラメントの受け渡しを行うことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項５】
請求項４記載の薄膜形成装置において、上記フィラメントが円弧状の形状を有しており、上記フィラメントと上記蒸発源の間の位置関係を規定する手段のフィラメントと接触する部分が凹んだ円弧状であることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項６】
請求項４記載の薄膜形成装置において、上記フィラメントがテーパ状の形状を有しており、上記フィラメントと上記蒸発源の間の位置関係を規定する手段のフィラメントと接触する部分が逆テーパ状であることを特徴とする薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は薄膜形成装置に関し、特に、ＣＶＤ法の長所である強い反応性と、ＰＶＤ法の長所である高真空中での成膜（これは緻密で強い膜が形成できる）とを同時に実現しうる新規な薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被薄膜形成基板（以下、基板と称する）上に薄膜を形成する薄膜形成装置（方法）としては、ＣＶＤ法やＰＶＤ法などを利用したものが良く知られており、ＣＶＤ法による装置は反応性が強く、ＰＶＤ法による装置は高真空中において緻密な強い薄膜を形成できるなどの長所を有している。
これら、ＣＶＤ法やＰＶＤ法などを利用した薄膜形成装置としては従来より種々のものが提案されており、その方法も極めて多岐にわたっている。
しかし、これら従来の薄膜形成装置にあっては、形成された膜の基板との密着性が弱かったり、あるいは、耐熱性の弱いプラスチックフィルム等の基板への膜形成が困難である、あるいは形成された薄膜の特性が不均一であるなどの問題があった。
【０００３】
そこでこれらの問題を解決する薄膜形成方法として、従来、蒸発源と被蒸着物との間に高周波電磁界を発生させて、活性あるいは不活性ガス中で蒸発した物質をイオン化して真空蒸着を行なう、所謂、イオンプレーティング法や、蒸発源と被蒸着物との間に直流電圧を印加するＤＣイオンプレーティング法が提案されている（特公昭５２−２９９７１号、特公昭５２−２９０９１号，特開昭５７−１７１６６６号等）。
また、さらに新規なものとしては、蒸発源と被蒸着物との間にグリッド電極及び熱電子発生用のフィラメントを配備し、グリッド電極及びフィラメントによりプラズマを発生させ、活性あるいは不活性ガス中で蒸発した物質をイオン化して真空蒸着を行なう方法が提案されている（特許１５７１２０３号（特開昭５９−８９７６３号））。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらによるものはバッチ式の方法であるため、大面積の基板に対して高い生産性を実現することが困難であった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、基板に対して極めて強い密着性を持った薄膜を形成でき、複数の大面積の基板に対して均一に薄膜を形成でき、尚且つ、耐熱性のないプラスチックフィルムなどをも基板として用いることができる新規な構成の薄膜形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の手段による薄膜形成装置は、活性ガスもしくは不活性ガスあるいはこれら両者の混合ガスが導入される真空槽と、この真空槽内において蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、上記真空槽内に配置され基板を上記蒸発源に対向するように保持する基板ホルダーを支持・搬送するガイド部材からなる対電極と、上記蒸発源と対電極との間に配備された蒸発物質を通過させうるグリッドと、上記グリッドと上記蒸発源との間に配置された熱電子発生用のフィラメントと、上記グリッドの電位を上記対電極の電位と上記フィラメントの電位に対し正電位とする手段と、上記真空槽の両端に接続した基板ホルダー収納用の補助真空槽と、上記基板ホルダーを上記３つの真空槽の間で移動させる手段を有し、上記真空槽は中央成膜部とその両端部に基板ホルダー収容部を有し、上記ガイド部材を駆動して上記基板ホルダーを真空槽内において両端の基板ホルダー収容部の間を往復移動させるための搬送駆動装置を有し、上記補助真空槽内において多段に配備された基板ホルダーを上下に移動させるための搬送駆動装置及び補助真空槽と真空槽の間を往復移動させるための搬送駆動装置を有し、上記補助真空槽内において２つの搬送駆動装置の間での基板ホルダーの受け渡しを行う構成としたものである。
【０００７】
第２の手段による薄膜形成装置は、第１の手段の薄膜形成装置において、複数の蒸発源を上方を通過する基板の進行方向に対して直交するように対向配置する構成としたものである。
【０００８】
第３の手段による薄膜形成装置は、第１または第２の手段の薄膜形成装置において、基板とグリッドの間に膜厚補正板を配置する構成としたものである。
【０００９】
第４の手段による薄膜形成装置は、第１の手段の薄膜形成装置において、真空槽内を通過する基板を上方より加熱する基板加熱用ヒーターを配備する構成としたものである。
【００１０】
第５の手段による薄膜形成装置は、第１の手段の薄膜形成装置において、一方の補助真空槽内にグリッド収納部を設け、上記グリッドと蒸発源の間の位置関係を規定する手段と、上記補助真空槽内において多段に配備されたグリッドを上下に移動させるための搬送駆動装置及び補助真空槽と真空槽の間を往復移動させるための搬送駆動装置を有し、上記補助真空槽内において２つの搬送駆動装置の間でのグリッドの受け渡しを行う構成としたものである（請求項１）。
【００１１】
第６の手段による薄膜形成装置は、第１の手段の薄膜形成装置において、一方の補助真空槽内にフィラメント収納部を設け、上記フィラメントと蒸発源の間の位置関係を規定する手段と、上記補助真空槽内において多段に配備されたフィラメントを上下に移動させるための搬送駆動装置及び補助真空槽と真空槽の間を往復移動させるための搬送駆動装置を有し、上記補助真空槽内において２つの搬送駆動装置の間でのフィラメントの受け渡しを行う構成としたものである（請求項４）。
【００１２】
【作用】
以下、本発明の構成及び作用について詳細に説明する。
第１の手段による薄膜形成装置は、真空槽と、真空槽の両端に接続した基板ホルダー収納用の補助真空槽と、基板ホルダーを支持・搬送するガイド部材からなる対電極と、グリッドと、熱電子発生用のフィラメントと、蒸発源（単数又は複数）と、グリッド及び対電極、フィラメントの間を所定の電位関係とする電源手段と、基板ホルダーを上記３つの真空槽の間で移動させる手段を有し、上記真空槽は中央成膜部とその両端部に基板ホルダー収容部を有し、上記ガイド部材を駆動して上記基板ホルダーを真空槽内において両端の基板ホルダー収容部の間を往復移動させるための搬送駆動装置を有し、上記補助真空槽内において多段に配備された基板ホルダーを上下に移動させるための搬送駆動装置及び補助真空槽と真空槽の間を往復移動させるための搬送駆動装置を有する。
【００１３】
上記真空槽内には、活性ガスもしくは不活性ガス、あるいはこれら両者の混合ガスが導入される。
対電極は上記真空槽内に配備され、被蒸着基板（以下、基板と記す）を蒸発源と対向する側の面に保持した基板ホルダーを支持するガイド部材からなり、該ガイド部材は搬送駆動装置により支持駆動される。
グリッドは蒸発物質を通過させうるものであって、蒸発源と対電極の間に配備され、電源手段により対電極及びフィラメントの電位に対して正電位にされる。
熱電子発生用のフィラメントは、真空槽内の、グリッドと蒸発源との間に配備され、このフィラメントにより発生する熱電子は、蒸発物質の一部をイオン化するのに供される。
蒸発源からの蒸発物質は、その一部が、フィラメントからの電子により正イオンにイオン化される。そしてこの様に一部イオン化された蒸発物質は、グリッドを通過し、更に、イオン化されたガスにより正イオン化を促進され、グリッド−基板間の電界の作用により基板の方へと加速される。そして蒸発物質は上記加速による運動エネルギーを持って基板に衝突し付着して薄膜を形成する。
【００１４】
尚、フィラメントからの電子は、フィラメント温度に対応する運動エネルギーを持ってフィラメントから放射されるので、正電位のグリッドに直ちに吸引されずにこれを通過し、グリッドによるクーロン力により引き戻され、更にグリッドを通過し、と言うように、グリッドを中心として振動運動を繰返し、遂にはグリッドに吸収されるので、基板へは達せず、基板は電子衝撃を受けないので、其れによる加熱がなく基板の温度上昇が防止でき、プラスチックの様な耐熱性のない材質のものでも基板とすることができる。
【００１５】
ここで、本発明の薄膜形成装置では、ガイド部材を搬送駆動装置で駆動して基板ホルダーを真空槽内において両端の基板ホルダー収容部の間を移動させつつ成膜を行う。また、成膜速度と、目標膜厚に応じて往復移動させつつ成膜を行うことも可能である。また、成膜時に、基板上の進行方向に並ぶ各点が同一の場所を通過するために、均一な成膜が可能となる。
さらに、補助真空槽内において多段に配備された基板ホルダーを上下に移動させ、新たな基板ホルダーを真空槽と両端の補助真空槽の間で移動させることができるため、新たに基板をセットする度に真空槽内を大気開放する必要がなく、高い生産性を実現することができる。
【００１６】
第２の手段による薄膜形成装置においては、複数の蒸発源を上方を通過する基板の進行方向に対して直交するように対向配置したことによって、蒸発と、蒸発物質のイオン化、活性化による成膜を均一化し、膜質、膜厚等の均一化を行うことが可能である。ここで、各蒸発源はそれぞれ独立に制御できる。
【００１７】
第３の手段による薄膜形成装置においては、基板とグリッドの間に膜厚補正板を配置したことにより、膜厚の分布をより均一化できる。膜厚補正板は、基板の進行方向に対して部分的に遮蔽するように設定している。その形状については、蒸発源の形状、配置、成膜状況等に応じて決定することが望ましい。
【００１８】
第４の手段による薄膜形成装置においては、真空槽内を通過する基板を上方（背面）より加熱する基板加熱用ヒーターを設けている。ヒーターによる加熱を行うことにより、基板上に吸着された水分等を放出させ、密着性を向上させることができる。
【００１９】
第５の手段による薄膜形成装置においては、グリッドはグリッドホルダーに接続されて、蒸発源と対電極の間に配備され、電源手段により対電極及びフィラメントの電位に対して正電位にされる。また、必要に応じてグリッドを真空槽と補助真空槽の間で移動させることができる。さらに、グリッドを真空槽に導入する際にグリッドの位置を規定できるようにグリッドホルダーを固定するためのストッパーが真空槽内に設けられている。
本発明による装置では、グリッド上への蒸発粒子の付着による被膜の形成によって放電が不安定となり、困難であった成膜回数の増大が、基板及び真空槽内を大気に晒すことなく補助真空槽においてグリッドを交換することによって可能となる。
【００２０】
第６の手段による薄膜形成装置においては、熱電子発生用のフィラメントは、フィラメントホルダーに接続されて真空槽内のグリッドと蒸発源との間に配備される。また、必要に応じてフィラメントを真空槽と補助真空槽の間で移動させることができる。さらに、フィラメントを真空槽に導入する際にフィラメントの位置を規定できるようにフィラメントホルダーを固定するためのストッパーが真空槽内に設けられている。
これにより、活性ガス中での通電加熱によるフィラメントの消耗や、Ａｌなどフィラメントを構成している材質を侵す作用のある材料を蒸発材料に用いたときのフィラメントの消耗が問題となり困難であった成膜回数の増大が、基板及び真空槽内を大気に晒すことなく補助真空槽において適宜新しいフィラメントに交換することによって可能となる。
【００２１】
【実施例】
以下、図示の実施例について説明する。
図１は第１の手段の実施例を示す薄膜形成装置の概略構成図、図２は図１に示す薄膜形成装置の補助真空槽内のガイドベルト、基板ホルダー、及びストッカの配置例を示す平面図である。
図１，２において、真空槽Ａと補助真空槽Ｂ，ＣはゲートバルブＤ，Ｅを介して接続されている。真空槽Ａ内には上方から下方に向けて順に、基板ホルダー１２を支持・搬送する対電極を兼ねたガイドベルト１０８と、回転軸４３ａ，４３ｂ等からなるガイドベルト１０８の移動機構４３と、防着板１１１と、グリッド１０と、フィラメント８と、蒸発源４が適宜間隔を開けて設けられている。グリッド１０、フィラメント８、蒸発源４は各々支持体を兼用する電極９，７，３により水平状態に保持されている。これらの電極３，７，９はいずれもベースプレート１との電気的な絶縁性を保つ状態でベースプレート１を貫通して真空槽外部に引き出されている。すなわち、これらの電極３，７，９は真空槽の内外の電気的な接続・給電を行うもので、その他の配線具と共に導電手段となりうるものであり、ベースプレート１の貫通部においては気密性が確保されている。
【００２２】
ここで、一対の前記電極３により支持された蒸発源４は蒸発物質を蒸発させるためのものであり、例えばタングステン、モリブデンなどの金属をコイル状に形成してなる抵抗加熱式として構成されている。もっともコイル状に換えてボート状に形成したものでも良い。さらには、このような蒸発源に換えて電子ビーム蒸発源など、従来の真空蒸着方式で用いられている蒸発源を適宜使用することができる。
一方、一対の電極７の間には、タングステンなどによる熱電子発生用のフィラメント８が支持されている。このフィラメント８の形状は、複数本のフィラメント線材を平行に配列したり、あるいは網目状にしたりするなどして、蒸発源４から蒸発した蒸発物質の粒子の広がりをカバーするように定められている。
また、支持体兼用電極９にはグリッド１０が支持されている。このグリッド１０は、蒸発物質を通過させうる形状にその形状が定められているが、この例では網目状である。
【００２３】
さて、支持体兼用電極３，７，９は導電体であって電極としての役割を兼ねており、それらの真空槽Ａ外へ突出した端部間は図１のように種々の電源に接続されている。
まず、蒸発源４は一対の電極３を介して蒸発用電源１７に接続されている。次に、直流電源１８が設けられ、この直流電源１８の正極側は電極９を介してグリッド１０に、直流電源１８の負極側は接地されている。対電極を兼ねたガイドベルト１０８とその移動機構４３は接地電位となっており、グリッド１０の電位はガイドベルト１０８とその移動機構４３の電位に対して正電位となるように設定されている。これにより成膜時にグリッド１０と基板ホルダー１２間の電界はグリッド１０側から基板ホルダー１２側へと向かうものとなる。
また、フィラメント８は一対の電極７を介して直流電源１９の両端に接続されている。
実際には、これらの電気的接続には種々のスイッチ類を含み、これらの操作により成膜プロセスを実現するのであるが、これらのスイッチ類は図中には示されていない。
【００２４】
真空槽Ａは防着板１１１によりガイドベルト側と蒸発源側とに上下に区切られており、ガイドベルト側の防着板１１１の開口部の領域が中央成膜部となり、その両端部の防着板１１１で遮蔽された領域が基板ホルダー収容部となっている。そして、ガイドベルト１０８を駆動して基板ホルダー１２を真空槽Ａ内において両端の基板ホルダー収容部の間を往復移動させるための搬送駆動装置として、移動機構４３は図示されない回転導入機を介して動力を伝達され、ガイドベルト１０８を走行させる（すなわち搬送駆動装置は、移動機構４３、ガイドベルト１０８、回転導入機、電源等で構成されている）。
尚、ガイドベルト１０８は移動機構４３の回転軸４３ａ，４３ｂに張架された２本のベルトからなり、２本のベルトはレール状に所定の間隔を開けて配置されているため、蒸発源４からの蒸発物質の通過を妨げることはない。
【００２５】
成膜前の基板ホルダー１２は補助真空槽Ｂ内においてストッカ１３に多段に配備され、上下に移動させるための搬送駆動装置１４により、１段づつ上下に移動することができ、補助真空槽Ｂと真空槽Ａの間を往復移動させるための搬送駆動装置のガイドベルト１０９上に移送される。そして、ゲートバルブＤの開放時に補助真空槽Ｂ内のガイドベルト１０９から真空槽Ａ内のガイドベルト１０８に基板ホルダー１２を移送することにより、真空槽Ａ内に基板ホルダー１２を収容する。そして、移動機構４３によりガイドベルト１０８を駆動し、基板ホルダー１２を、ガイドベルト１０８に沿って移動させつつ成膜を行う。
成膜終了後の基板ホルダー１２はゲートバルブＥの開放時に真空槽Ａ内のガイドベルト１０８から補助真空槽Ｃ内のガイドベルト１１０に基板ホルダー１２を移送することにより、補助真空槽Ｃ内に基板ホルダー１２を収納する。そして、補助真空槽Ｃ内において基板ホルダー１２はストッカ１５に移送され、１段づつ上下に移動することができる搬送駆動装置１６により多段に収納される。
【００２６】
次に、図３は第２の手段の実施例を示しており、真空槽内のガイドベルト、基板ホルダー、及び蒸発源の配置例を示す平面図である。
本実施例では図３に示すように、複数の蒸発源４を上方を通過する基板ホルダー１２の進行方向に対して直交するように対向配置することによって、蒸発と、蒸発物質のイオン化、活性化による成膜を均一化し、膜質、膜厚等の均一化を行うことが可能である。ここで、各蒸発源４はそれぞれ独立に制御できる。
【００２７】
次に、図４は第３の手段の発明の実施例を示しており、基板ホルダー１２とグリッド１０の間に膜厚補正板２１を配置した例を示す平面図である。
膜厚補正板２１は、基板の進行方向に対して部分的に遮蔽するように設定している。その形状については、蒸発源の形状、配置、成膜状況等に応じて決定することが望ましい。
【００２８】
次に、図５は第４の手段の実施例を示しており、基板を背面から加熱できるように、真空槽内を通過する基板ホルダー１２を上方（背面）より加熱する基板加熱用ヒーター２２を配備した例を示す図である。図においてはヒーター２２はランプヒーターであるが、基板ホルダー１２に接触させ、伝導熱による加熱を行う方式でも良い。このようにヒーター２２による加熱を行うことにより、基板上に吸着された水分等を放出させ、密着性を向上させることができる。
【００２９】
次に、図６は第５の手段の実施例を示しており、グリッドの搬送駆動装置及び交換機構を有する薄膜形成装置の概略要部構成図である。
図６において、真空槽Ａと補助真空槽Ｂ，ＣはゲートバルブＤ，Ｅを介して接続されている。真空槽Ａ内には上方から下方に向けて順に、基板ホルダー１２を支持・搬送する対電極を兼ねたガイドベルト１０８と、回転軸４３ａ，４３ｂ等からなるガイドベルト１０８の移動機構４３と、防着板１１１と、グリッド用のガイドベルト１１２と、回転軸５３ａ，５３ｂ等からなるガイドベルト１１２の移動機構と支持体兼用の電極９に保持された導電性のグリッドストッパー１０ｃと、フィラメント８と、蒸発源４が適宜間隔を開けて設けられている。
尚、本実施例の薄膜形成装置は、図１に示した薄膜形成装置に、グリッドの搬送駆動装置（ガイドベルト１１２，移動機構５３等）及び交換機構を付加したものであり、その他の構成は図１の装置と同様である。
【００３０】
グリッドホルダー１０ａは成膜時は真空槽Ａ内にあり、必要に応じてガイドベルト１１２に沿って移動することにより、補助真空槽Ｂ内に移動できる。尚、グリッド用のガイドベルト１１２は、回転軸５３ａ，５３ｂに張架された２本のベルトからなり、２本のベルトはレール状に所定の間隔を開けて配置されているため、蒸発源４からの蒸発物質の通過を妨げることはない。
また、グリッドホルダー１０ａを真空槽Ａ内に導入するとき、グリッドホルダー１０ａの形状は図７のごとく円弧状の部分を有しており、またグリッドストッパー１０ｃは前記円弧状の部分に対応する凹んだ円弧状となっており、円弧状部分同士で確実に接続されるようになっている。尚、この円弧状の部分はテーパ状としても良い。
このようにグリッドホルダー１０ａの位置はグリッドストッパー１０ｃにより規定することができる。
グリッドホルダー１０ａには、グリッド１０ｂが接続されている。このグリッド１０ｂは、蒸発物質を通過させうる形状にその形状が定められているが、この例では網目状である。
【００３１】
グリッドホルダー１０ａは補助真空槽内Ｂにおいてストッカ２３に多段に配備され、上下に移動させるための搬送駆動装置２４により１段づつ上下に移動することができ、補助真空槽Ｂと真空槽Ａの間を往復移動させるための搬送駆動装置のガイドベルト１１３上に移送される。そして、ゲートバルブＤ開放時に補助真空槽Ｂ内のガイドベルト１１３から真空槽Ａ内のガイドベルト１１２にグリッドホルダー１０ａを移送することにより、真空槽Ａ内にグリッドホルダー１０ａを収容し、グリッドストッパー１０ｃと接続する。
ここで回転軸５３ａ，５３ｂの一部あるいは全部はセラミックス等の絶縁物質で形成されており、真空槽Ａとグリッド１０ｂとの電気的絶縁を維持できる構成となっている。
【００３２】
次に、図８は第６の手段の実施例を示しており、フィラメントの搬送駆動装置及び交換機構を有する薄膜形成装置の概略要部構成図である。
図８において、真空槽Ａと補助真空槽Ｂ，ＣはゲートバルブＤ，Ｅを介して接続されている。真空槽Ａ内には上方から下方に向けて順に、基板ホルダー１２を支持・搬送する対電極を兼ねたガイドベルト１０８と、回転軸４３ａ，４３ｂ等からなるガイドベルト１０８の移動機構４３と、防着板１１１と、グリッド１０と、ガイドベルト１１４，回転軸６３ａ，６３ｂ等からなるフィラメントホルダー８ａの移動機構６３と支持体兼用の電極７ａ，７ｂに保持された導電性のフィラメントストッパー８ｃと、蒸発源４が適宜間隔を開けて設けられている。
尚、本実施例の薄膜形成装置は、図１に示した薄膜形成装置に、フィラメントの搬送駆動装置（ガイドベルト１１４，移動機構６３等）及び交換機構を付加したものであり、その他の構成は図１の装置と同様である。
【００３３】
フィラメントホルダー８ａは成膜時は真空槽Ａ内にあり、必要に応じてガイドベルト１１４に沿って移動することにより、補助真空槽Ｂ内に移動できる。尚、フィラメント用のガイドベルト１１４は、回転軸６３ａ，６３ｂに張架された２本のベルトからなり、２本のベルトはレール状に所定の間隔を開けて配置されているため、蒸発源４からの蒸発物質の通過を妨げることはない。
また、フィラメントホルダー８ａを真空槽Ａ内に導入するとき、フィラメントホルダー８ａの形状は、図９あるいは図１０のごとく円弧状の部分を有しており、またフィラメントストッパー８ｃは前記円弧状の部分に対応する凹んだ円弧状となっており、円弧状部分同士で確実に接続されるようになっている。尚、前記円弧状の部分はテーパ状としても良い。
このようにフィラメントホルダー８ａの位置はフィラメントストッパー８ｃにより規定することができる。
【００３４】
図９、図１０に示すように、フィラメントホルダー８ａにはフィラメント８ｂが接続されている。このフィラメント８ｂの形状は、複数本のフィラメント線材を平行に配列して、蒸発源４から蒸発した蒸発物質の粒子の広がりをカバーするように定められている。
さらにフィラメントホルダー８ａは図９、図１０に示すように導電性の部分８ａａと絶縁性の部分８ａｂに分割されており、フィラメント８ｂに通電可能な構造となっている。
また、フィラメントストッパー８ｃは図９、図１０に示すように絶縁性の部分８ｃｂを中心とし、その両脇に導電性の部分８ｃａを配置した形のもので、導電性の部分８ｃａの位置は前記フィラメントホルダー８ａの導電性の部分８ａａの位置に対応している。また、フィラメントストッパー８ｃの両脇の導電性の部分８ｃａはそれぞれ支持体兼用の電極７ａ，７ｂに接続されており、電極７ａ，７ｂはそれぞれ直流電源１９の正極側と負極側に接続されている。従って、フィラメントホルダー８ａの導電性の部分８ａａ同士の間で電流を流すことができ、フィラメント８ｂに通電することができるようになっている。
【００３５】
フィラメントホルダー８ａは補助真空槽Ｂ内においてストッカ３３に多段に配備され、上下に移動させるための搬送駆動装置３４により、１段づつ上下に移動することができ、補助真空槽Ｂと真空槽Ａの間を往復移動させるための搬送駆動装置のガイドベルト１１５上に移送される。そして、ゲートバルブＤ開放時に補助真空槽Ｂ内のガイドベルト１１５から真空槽Ａ内のガイドベルト１１４にフィラメントホルダー８ａを移送することにより、真空槽Ａ内にフィラメントホルダー８ａを収容し、フィラメントストッパー８ｃと接続する。
ここで回転軸６３ａ，６３ｂの一部あるいは全部はセラミックス等の絶縁物質で形成されており、真空槽Ａとフィラメント８ｂとの電気的絶縁を維持できる構成となっている。
【００３６】
次に、本発明の薄膜形成装置による薄膜形成の例として、図１に示した装置例による薄膜形成について説明する。
図１において、まず、蒸発源４に蒸発物質を構成する母材をセットする。この蒸発物質を構成する母材、及び真空槽内に導入されるガス種の組合せは、勿論どのような薄膜を形成するかに応じて選定する。
例えば、Ｉｎ2Ｏ3薄膜を形成する場合には蒸発物質としてＩｎ、導入ガスとして酸素を選択することができる。
【００３７】
真空槽内は図示されない真空排気系により予め１０~5〜１０~6Ｔｏｒｒの圧力にされ、これに、必要に応じて、活性ガス、もしくは不活性ガス、あるいは、これらの混合ガスが必要とする圧力(例えば１０~4〜１０~6Ｔｏｒｒ）で導入される。ここでは、説明の具体性のため、導入ガスは、例えば、酸素などの活性ガスであるとする。
この状態において電源を作動させ、蒸発源４、フィラメント８に通電することにより、蒸発源４からは蒸発物質が蒸発し、フィラメント８には電流が流され、フィラメント８は抵抗加熱により加熱され、熱電子を放出する。また、グリッド１０には対電極（ガイドベルト１０８及び基板ホルダー１２）やフィラメント８の電位に対して正の電位が印加される。
【００３８】
蒸発源４から蒸発した蒸発物質は広がりをもって基板の側へ向かって飛行するが、その一部、及び、前記導入ガスはフィラメント８より放出された熱電子との衝突によって外殻電子が弾き出され、正イオンにイオン化される。
このように、一部イオン化された蒸発物質はグリッド１０を通過するが、その際、前記のように、グリッド１０の近傍において上下に振動運動する熱電子及び、前記イオン化された導入ガスの衝突により、さらにイオン化率が高められる。
このようにして、正イオンにイオン化された蒸発物質は、グリッド１０を通過し、さらに、イオン化されたガスにより正イオン化を促進され、グリッド−基板間の電界の作用により基板に向かって加速され、基板に高エネルギーをもって衝突付着する。この際、酸素ガスも活性化されているので、非常に密着性の良い酸化薄膜が形成される。
熱電子は最終的には、その大部分がグリッド１０に吸収され、一部の熱電子はグリッド１０を通過するが、グリッド１０と基板との間で、前記電界の作用によって減速されるので、仮に基板に到達しても、同基板を加熱するには到らない。
【００３９】
ここで、成膜時には、基板ホルダー１２を真空槽Ａ内において両端の基板ホルダー収容部の間を移動させつつ成膜を行う。また、成膜速度と目標膜厚に応じて往復移動させつつ成膜を行うことも可能である。これにより、成膜時に基板上の進行方向に並ぶ各点が同一の場所を通過するために、均一な成膜が可能となる。
さらに、補助真空槽Ｂ，Ｃ内において多段に配備された基板ホルダー１２を上下に移動させ、新たな基板ホルダーを真空槽Ａと両端の補助真空槽Ｂ，Ｃの間で移動させることができるため、新たに基板をセットする度に真空槽Ａ内を大気開放する必要がなく、高い生産性を実現することができる。
【００４０】
本発明の薄膜形成装置においては、蒸発物質のイオン化率が極めて高いため、真空槽内に活性ガスを単独で、あるいは不活性ガスと共に導入して成膜を行うことにより、蒸発物質と活性ガスを化合させ、この化合により化合物薄膜を形成する場合にも、所望の物性を有する薄膜を容易に得ることができる。
尚、真空槽内のガスのイオン化にはフィラメントによる熱電子が有効に寄与するので１０~4Ｔｏｒｒ以下の圧力の高真空下においても蒸発物質のイオン化が可能であり、このため、薄膜の構造も極めて緻密なものとすることが可能であり、通常、薄膜の密度はバルクのそれより小さいとされているが、本発明によれば、バルクの密度に極めて近い密度が得られることも大きな特徴の一つである。さらに、このような高真空下で成膜を行えることにより、薄膜中へのガス分子の取り込みを極めて少なくすることができ、高純度の薄膜を得ることができる。
また、本発明では、大面積基板上への均一な低温成膜を高い生産性で行うことができるため、例えば、液晶パネルのＩｎ2Ｏ3透明電極作製において特に有効である。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の薄膜形成装置によれば、蒸発物質がイオン化し、高いエネルギーを電気的に有する（電子・イオン温度）ので、反応性を必要とする成膜、結晶化を必要とする成膜を温度（反応温度、結晶化温度）という熱エネルギーを与えずに実現できるので低温成膜が可能となる。従って、耐熱性のないプラスチックフィルムなどを基板に使用することができる。
さらに、本発明の薄膜形成装置では、ガイド部材を搬送駆動装置で駆動して基板ホルダーを真空槽内において両端の基板ホルダー収容部の間を移動させつつ成膜を行うことができ、また、成膜速度と目標膜厚に応じて往復移動させつつ成膜を行うことも可能であるため、成膜時に、基板上の進行方向に並ぶ各点が同一の場所を通過するために、均一な成膜が可能となる。
また、補助真空槽内において多段に配備された基板ホルダーを上下に移動させ、新たな基板ホルダーを真空槽と両端の補助真空槽の間で移動させることができるため、新たに基板をセットする度に真空槽内を大気開放する必要がなく、高い生産性を実現することができる。従って、複数の大型基板にも高い生産性で成膜を行うことができる。
【００４２】
第２の手段の薄膜形成装置においては、複数の蒸発源を上方を通過する基板の進行方向に対して直交するように対向配置したことによって、蒸発と、蒸発物質のイオン化、活性化による成膜を均一化し、膜質、膜厚等の均一化を行うことができる。
【００４３】
第３の手段の薄膜形成装置においては、基板とグリッドの間に膜厚補正板を配置したことにより、膜厚の分布をより均一化できる。
【００４４】
第４の手段の薄膜形成装置においては、真空槽内を通過する基板を上方（背面）より加熱する基板加熱用ヒーターを設け、ヒーターによる加熱を行うことにより、基板上に吸着された水分等を放出させ、密着性を向上させることができる。
【００４５】
第５の手段の薄膜形成装置においては、一方の補助真空槽内にグリッドの収納部を有し、グリッドの搬送・交換機構を有するため、必要に応じてグリッドを真空槽と補助真空槽の間で移動させることができる。これにより、グリッド上への蒸発粒子の付着による被膜の形成によって放電が不安定となり、困難であった成膜回数の増大が、基板及び真空槽内を大気に晒すことなく補助真空槽においてグリッドを交換することによって可能となる。
【００４６】
第６の手段の薄膜形成装置においては、一方の補助真空槽内にフィラメント収納部を有し、フィラメントの搬送・交換機構を有するため、必要に応じてフィラメントを真空槽と補助真空槽の間で移動させることができる。これにより、活性ガス中での通電加熱によるフィラメントの消耗や、Ａｌなどフィラメントを構成している材質を侵す作用のある材料を蒸発材料に用いたときのフィラメントの消耗が問題となり困難であった成膜回数の増大が、基板及び真空槽内を大気に晒すことなく補助真空槽において適宜新しいフィラメントに交換することによって可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の手段の実施例を示す薄膜形成装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す薄膜形成装置の補助真空槽内のガイドベルト、基板ホルダー、及びストッカの配置例を示す平面図である。
【図３】  第２の手段の発明の実施例を示す図であって、真空槽内のガイドベルト、基板ホルダー、及び蒸発源の配置例を示す平面図である。
【図４】  第３の手段の実施例を示す図であって、基板ホルダーとグリッドの間に膜厚補正板を配置した例を示す平面図である。
【図５】  第４の手段の実施例を示す図であって、基板ホルダーを上方（背面）より加熱する基板加熱用ヒーターを配備した例を示す図である。
【図６】  第５の手段の実施例を示す図であって、グリッドの搬送駆動装置及び交換機構を有する薄膜形成装置の概略要部構成図である。
【図７】図６に示す薄膜形成装置に用いられるグリッドホルダー及びグリッドストッパーの一例を示す平面図である。
【図８】  第６の手段の実施例を示す図であって、フィラメントの搬送駆動装置及び交換機構を有する薄膜形成装置の概略要部構成図である。
【図９】図８に示す薄膜形成装置に用いられるフィラメントホルダー及びフィラメントストッパーの一例を示す平面図である。
【図１０】図８に示す薄膜形成装置に用いられるフィラメントホルダー及びフィラメントストッパーの別の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１：ベースプレート
３，７，７ａ，７ｂ，９：支持体兼用の電極
４：蒸発源
８，８ｂ：フィラメント
８ａ：フィラメントホルダー
８ｃ：フィラメントストッパー
１０，１０ｂ：グリッド
１０ａ：グリッドホルダー
１０ｃ：グリッドストッパー
１２：基板ホルダー
１３，１５：基板ホルダー用のストッカ
１４，１６：基板ホルダー用の搬送駆動装置
１７：蒸発用電源
１８，１９：直流電源
２１：膜厚補正板
２２：基板加熱用ヒーター
２３：グリッドホルダー用のストッカ
２４：グリッドホルダー用の搬送駆動装置
３３：フィラメントホルダー用のストッカ
３４：フィラメントホルダー用の搬送駆動装置
４３：基板ホルダーの移動機構
５３：グリッドホルダーの移動機構
６３：フィラメントホルダーの移動機構
１０８：真空槽内の基板ホルダー移動用ガイドベルト
１０９，１１０：補助真空槽内の基板ホルダー搬送用ガイドベルト
１１１：防着板
１１２：真空槽内のグリッドホルダー移動用ガイドベルト
１１３：補助真空槽内のグリッドホルダー搬送用ガイドベルト
１１４：真空槽内のフィラメントホルダー移動用ガイドベルト
１１５：補助真空槽内のフィラメントホルダー搬送用ガイドベルト
Ａ：真空槽
Ｂ，Ｃ：補助真空槽
Ｄ，Ｅ：ゲートバルブ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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