説明

基材保持装置

【課題】簡易な構成で、微細孔を有する基材に対してもボトムカバレージの向上した膜を形成することのできる基材保持装置を提供する。
【解決手段】真空成膜槽に用いられる基材保持装置であって、前記真空成膜槽の外部に設けられた駆動源14と、該駆動源14に取り付けられ前記真空成膜槽1に対し気密的に摺動自在に配設された駆動部材13と、該駆動部材13に取り付けられ、平面視においてその外周が実質的に円形に形成されかつ側面視において実質的に平板状に形成された基材ホルダ11と、を備え、前記駆動源14が、その駆動力を前記駆動部材13に伝達することによって前記駆動部材13を往復動させることにより、前記基材ホルダ11を回転させずにその厚み方向に揺動させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、真空成膜槽内において、膜を形成する基材を保持する基材保持装置に関する。特に、基材ホルダを揺動させる基材保持装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、真空成膜槽内において、膜を形成する基材を保持する基材保持装置としては、回転式の基材保持装置が用いられる。このような基材保持装置では、駆動装置に接続された回転軸の先端に基材ホルダを取り付け、その回転軸を中心に基材ホルダを回転させていた。
【0003】
一方、近年においては、表面に微細孔を有する基材に膜を形成しなければならない場合が多くなり、いわゆるボトムカバレージを向上させることが望まれている。
【0004】
しかし、上記のような従来の基材保持装置では、成膜材料の蒸発源と基材ホルダとの距離が一定であるため、基材において蒸発源から見て影になる部分が生じ、保持された基材に均質に膜が形成されず、ボトムカバレージが低下するという問題があった。
【0005】
そこで、基材ホルダを回転軸に対して傾斜させながら回転させて、基材ホルダに保持された基材に膜を形成する基材保持装置が提案されている(特許文献1及び2参照)。また、基材ホルダを回転台の上に載置し、回転台の回転により基材ホルダを揺動させながら、基材ホルダに保持された基材に膜を形成する基材保持装置が提案されている(特許文献3参照)。このような基材保持装置を用いると、微細孔を有する基材に対しても均一に膜が形成される。
【特許文献1】特開平9−25574号公報
【特許文献2】特開平5−295540号公報
【特許文献3】特開昭62−70568号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1乃至3のような基材保持装置においては、基材ホルダが回転軸又は回転台によって揺動されるので、回転軸又は回転台が真空成膜槽の壁を貫通する部分において、多種のシール機構を設ける必要が生じ、基材保持装置及び該基材保持装置の組み込まれた真空成膜装置の構造が複雑になるという問題を有していた。
【0007】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、シール機構を最小限にとどめ、簡易な構成で、微細孔を有する基材に対してもボトムカバレージの向上した膜を形成することのできる基材保持装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
そこで、上記課題を解決するために、本発明の基材保持装置は、真空成膜槽に用いられる基材保持装置であって、前記真空成膜槽の外部に設けられた駆動源と、往復動自在な駆動部材と、該駆動部材に連結され、側面視において実質的に平板状に形成された基材ホルダと、を備え、前記駆動源が、前記駆動部材を往復動させることにより、前記基材ホルダを回転させずにその厚み方向に揺動させる。
【0009】
また、本発明の基材保持装置は、真空成膜槽に用いられる基材保持装置であって、前記真空成膜槽の外部に設けられた駆動源と、前記真空成膜槽の壁を気密的に往復動自在に貫通する駆動部材と、該駆動部材に連結され、側面視において実質的に平板状に形成された基材ホルダと、を備え、前記駆動源が、前記駆動部材を往復動させることにより、前記基材ホルダを回転させずにその厚み方向に揺動させる。
【0010】
このような構成とすると、表面に微細孔を有する基材に対して膜を形成する場合であっても、基材ホルダを回転させることなく、ボトムカバレージの向上した膜を形成することができる。
【0011】
また、従来のように基材ホルダが回転軸や回転台に取り付けられていないので、シール機構を最小限にすることができる。したがって、基材保持装置及び該基材保持装置の組み込まれた真空成膜装置の構成が簡易になる。
【0012】
前記駆動部材は、互いに平行に往復動自在な第一乃至第三の駆動部材から構成され、前記第一乃至第三の駆動部材は、前記基材ホルダの所定の点を中心とする円周上に互いに中心角において120°離れて位置する3点にそれぞれ任意の方向に回動自在に接続され、前記駆動源は、前記第一乃至第三の駆動部材をそれぞれ前記往復動させる第一乃至第三の往復動装置から構成され、該第一乃至第三の往復動装置は、前記基材ホルダが所定の基準面上にあるときの位置を基準として順に120°位相がずれるように、それぞれ前記第一乃至第三の駆動部材を往復動させ、それによって、前記基材ホルダをその厚み方向に揺動させてもよい。
【0013】
前記基材ホルダが、平面視においてその外周が実質的に円形に形成されていてもよい。
【0014】
このような構成とすると、基材ホルダの外周と同心の円周上に互いに中心角において120°離れて位置する3点を決定しやすくなるので、基材ホルダの取り付けが容易になる。
【0015】
前記第一乃至第三の駆動部材がそれぞれベルト状又は板状リンクであり、鉛直方向に前記往復動自在であってもよい。
【0016】
このような構成とすると、基材ホルダを吊り下げる場合には、三つの駆動部材が平行になるので、三つの駆動部材を互いに往復動するよう案内する機構が不要となり、構成が簡素となる。また、このような構成とすると、基材ホルダが周方向に振動することが防止される。
【0017】
さらに、前記第一乃至第三の駆動部材を板状リンクとすると、各駆動部材が基材ホルダを支えることができるので、基材保持装置を真空成膜槽の上側から吊り下げるのみならず、真空成膜槽の下側や横側から基材保持装置を取り付けることが可能になる。
【発明の効果】
【0018】
本発明は上記のように構成され、基材保持装置において、基材ホルダを回転させずに、簡易な構成で、表面に微細孔を有する基材に対してもボトムカバレージの向上した膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【0020】
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る基材保持装置が組み込まれた真空成膜装置の概略構成を示す断面図であって、(a)は(b)のIA−IA線に沿った断面を示す断面図、(b)は(a)のIB−IB線に沿った断面を示す断面図である。なお、図1(b)においては、第一乃至第三の駆動部材が真空成膜槽の壁を貫通する部分について、IB−IB断面を部分的に切り欠いて示している。図2は、本発明の第1実施形態の基材保持装置の構成を示す図であって、(a)は基材保持装置の斜視図、(b)は(a)の基材保持装置における基材ホルダの所定の三点の変位と位相との関係を示す図である。図3は、本発明の第1実施形態の基材保持装置の動作を示す図であって、(a)は基材ホルダの初期状態を示す斜視図、(b)は第一の点11aが最下端まで下降した状態を示す斜視図、(c)は第二の点11bが最下端まで下降した状態を示す斜視図、(d)は第三の点11cが最下端まで下降した状態を示す斜視図である。以下、図1乃至図3を参照しながら、本実施形態の基材保持装置について説明する。
【0021】
<一般的構成>
まず、基材保持装置10の一般的構成について説明する。
【0022】
図1に示すように、本実施形態の基材保持装置10が組み込まれた真空成膜装置は真空成膜槽1を有している。真空成膜槽1は、直方体状の外形をなすよう形成されている。真空成膜槽1は、図示しない真空ポンプ等の減圧装置により、その内部を真空状態にされる。また、真空成膜槽1内には、蒸発源2が配設されている。蒸発源2は、成膜材料を蒸発させる。
【0023】
基材保持装置10は、基材(図示せず)を保持する基材ホルダ11を備えている。基材ホルダ11は、平面視においてその外周が実質的に円形に形成されかつ側面視において平板状に形成されている。すなわち、本実施形態では、基材ホルダ11は、円板状に形成されている。なお、基材ホルダ11は、外周が円形に形成されたフレームであってもよい。また、基材ホルダ11は、平面視におけるその外周が円形以外の形状、例えば、正方形状に形成されていてもよい。
【0024】
基材ホルダ11には、図示しない冷媒循環機構が設けられている。冷媒循環機構は、電気絶縁性のチューブを備えていて、このチューブが基材ホルダ11に埋設されている。このチューブは、例えば、ナイロン製のチューブで構成される。このチューブは、真空成膜槽の壁(以下、チャンバ壁1aという)を貫通して、外部に導出されていて、このチューブとチャンバ壁1aとの間には、公知の真空シールが施されている。この冷媒循環機構により、基材ホルダ11に保持された基材を冷却しながら膜を形成することが可能になる。したがって、冷媒循環機構は、熱に弱い基材、例えば、プラスチック材料等に膜を形成する場合に有効に機能する。
【0025】
<特徴的構成>
次に、本実施形態の基材保持装置10の特徴的構成について説明する。
【0026】
基材ホルダ11には、接続部材が取り付けられている。接続部材は、第一接続部材12aと、第二接続部材12bと、第三接続部材12cとの計三個で構成される。各接続部材12a,12b,12cは、たとえば、ユニバーサルジョイントで構成される。各接続部材12a,12b,12cは、図1(a)に示すように、基材ホルダ11の周縁部の三点11a,11b,11cに取り付けられている。この三点11a,11b,11cは、基材ホルダ11の周方向に、中心角において互いに120°互いに離れた場所に位置している。なお、この三点11a,11b,11cの場所は、基材ホルダ11の円形の外周と同心の円上にあればよく、基材ホルダ11の周縁部には限られない。また、基材ホルダ11が、平面視におけるその外周が正方形状に形成されている場合には、その対角線の交点を中心とする円周上に互いに中心角において120°離れて位置するよう、上記三点11a,11b,11cの位置を決める。
【0027】
各接続部材12a,12b,12cには、それぞれ駆動部材が取り付けられている。具体的には、第一接続部材12aには第一駆動部材13aが取り付けられ、第二接続部材12bには第二駆動部材13bが取り付けられ、第三接続部材12cには第三駆動部材13cが取り付けられている。各駆動部材13a,13b,13cは、屈曲可能な部材、例えば、フレキシブルワイヤ等で構成される。
【0028】
各駆動部材13a,13b,13cは、軸受17a,17b,17cにより、チャンバ壁1aに対して摺動自在に取り付けられている。具体的には、第一駆動部材13aは第一軸受17aによりチャンバ壁1aに摺動自在に配設され、第二駆動部材13bは第二軸受17bによりチャンバ壁1aに摺動自在に配設され、第三駆動部材13cは第三軸受17cによりチャンバ壁1aに摺動自在に配設されている。そして、各駆動部材13a,13b,13cは、簡易なシール部材(図示せず)、例えば、ベローズ等によってシールされている。また、各駆動部材13a,13b,13cは、回転/往復動変換機構(以下、変換機構という)16a,16b,16cを介して、モータ14a,14b,14cの主軸15a,15b,15cに連結されている。具体的には、第一駆動部材13aは第一変換機構16aを介して第一モータ(第一の往復動装置)14aの主軸15aに連結され、第二駆動部材13bは第二変換機構16bを介して第二モータ(第二の往復動装置)14bの主軸15bに連結され、第三駆動部材13cは第三変換機構16cを介して第三モータ(第三の往復動装置)14cの主軸15cに連結されている。各モータ14a,14b,14cは、サーボモータで構成される。各変換機構16a,16b,16cは、本実施形態では、ラックピニオン機構で構成される。なお、フレキシブルワイヤをモータの主軸に接続されたドラムに巻き付ける構成としてもよい。各変換機構16a,16b,16cは、各モータ14a,14b,14cの主軸15a,15b,15cの回転動を、各駆動部材13a,13b,13cの往復動へと変換する。ここで、第一乃至第三モータ14a,14b,14cの回転は、図示しない制御装置により、各駆動部材13a,13b,13cの往復動方向における変位が正弦波になるよう制御される。なお、各変換機構16a,16b,16cは、公知のクランク軸と連結棒とで構成されていてもよい。この場合には、各モータ14a,14b,14cは、通常に回転される。
【0029】
<一般的動作>
以上のように構成された基材保持装置10の動作を、一般的動作と特徴的動作とに分けて説明する。
【0030】
はじめに、本実施形態の基材保持装置10及び該基材保持装置10が取り付けられた真空成膜槽1の一般的動作について、簡単に説明する。
【0031】
まず、減圧装置が、真空成膜槽1内を真空引きする。これにより、真空成膜槽1内が所定の真空状態にされる。次に、蒸発源2が、成膜材料を蒸発させる。この状態で各モータ14a,14b,14cを動作させると基材ホルダ11が揺動され、基材ホルダ11に保持された基材に対して成膜材料による膜が形成される。
【0032】
<特徴的動作>
次に、本実施形態の基材保持装置10及び該基材保持装置10が取り付けられた真空成膜槽1の特徴的動作について説明する。
【0033】
第一乃至第三モータ14a,14b,14cが動作していない状態では、図3(a)に示すように、基材ホルダ11は、水平面(基準面)P上に位置している。そして、第一乃至第三モータ14a,14b,14cを動作させると、各モータ14a,14b,14cの主軸15a,15b,15cが回転する。主軸15a,15b,15cの回転動は、前述したように、第一乃至第三変換機構16a,16b,16cにより、各駆動部材13a,13b,13cの上下方向への往復動に変換される。この場合、第一駆動部材13aと、第二駆動部材13bと、第三駆動部材13cとの往復動方向への位相は、それぞれ120°ずつ順にずれることになる。具体的には、図3(b)に示すように、第一駆動部材13aが最下端まで下降した場合には、第二駆動部材13b及び第三駆動部材13cは第一駆動部材13aに遅動して、基材ホルダ11の初期位置(図中の一点鎖線で示す水平面P)よりも上方に第二の点11b及び第三の点11cが位置する。次に、図3(c)に示すように、第二駆動部材13bが最下端まで下降した場合には、第一駆動部材13a及び第三駆動部材13cは第二駆動部材13bに遅動して、基材ホルダ11の初期位置(図中の一点鎖線で示す水平面P)よりも上方に第一の点11a及び第三の点11cが位置する。そして、図3(d)に示すように、第三駆動部材13cが最下端まで下降した場合には、第一駆動部材13a及び第二駆動部材13bは第三駆動部材13cに遅動して、基材ホルダ11の初期位置(図中の一点鎖線で示す水平面P)よりも上方に第一の点11a及び第二の点11bが位置する。これは、円形の基材ホルダ11が水平面Pに対し角度(基材ホルダ11の法線と水平面Pの法線とがなす角度。以下、傾斜角という。)θで傾斜し、その傾斜面が上述の正弦波の周期で、基材ホルダ11の中心を通る鉛直線を中心に回転する運動に他ならない。従って、基材ホルダ11は、その中心を揺動中心として厚み方向に揺動するとともに、その周方向において当該揺動が均一になる。
【0034】
なお、基材ホルダ11の揺動の傾斜角θは、成膜条件により適宜変更することが可能である。
【0035】
<作用効果>
本実施形態の基材保持装置10は、上記のような構成としたため、基材ホルダ11が周方向に均一に、その厚み方向に揺動されながら、保持された基材に対して成膜材料による膜の形成が行われる。したがって、成膜材料の蒸発方向に対して角度を付けて基材を配置することができるので、表面に微細孔を有する基材に対してもボトムカバレージのすぐれた膜を形成することができる。
【0036】
また、本実施形態の基材保持装置10は、従来の装置のように基材ホルダ11を回転させる回転軸や回転台が設けられていないので、シール機構を最小限とすることができ、基材保持装置10及びこの基材保持装置10が取り付けられた真空成膜槽1の構成が簡易になる。例えば、基材ホルダ11が回転しないため、冷媒循環機構の基材ホルダ11への配設が簡易となる。
【0037】
[変形例1]
変形例1の基材保持装置は、第1実施形態において用いた駆動部材としてのフレキシブルワイヤの替わりに、金属ベルトを用いている。金属ベルトの下端は、接続部材であるユニバーサルジョイントに接続されている。それ以外の構成については、第1実施形態の基材保持装置10と同様である。
【0038】
このような構成とすると、金属ベルトが基材ホルダ11の周方向への振動を防止するので、基材ホルダ11の揺動がスムーズになる。したがって、保持された基材に形成される膜のボトムカバレージがより良好になる。
【0039】
また、このような構成とすると、三つの駆動部材が平行になるので、三つの駆動部材を互いに往復動するよう案内する機構が不要となり、構成が簡素となる。
【0040】
[変形例2]
変形例2の基材保持装置は、第1実施形態において用いた駆動部材としてのフレキシブルワイヤの替わりに、板状リンクを用いている。板状リンクの下端は、接続部材であるユニバーサルジョイントに接続されている。それ以外の構成は、第1実施形態の基材保持装置10と同様である。
【0041】
このような構成とすると、板状リンクが基材ホルダ11の周方向への振動を防止するので、基材ホルダ11の揺動がスムーズになる。したがって、保持された基材に形成される膜のボトムカバレージがより良好になる。
【0042】
また、このような構成とすると、三つの駆動部材が平行になるので、三つの駆動部材を互いに往復動するよう案内する機構が不要となり、構成が簡素となる。
【0043】
さらに、板状リンクが基材ホルダ11を支えることができるので、真空成膜室1の上側から基材ホルダ11を吊り下げるだけでなく、真空成膜槽1の下側や横側から基材ホルダ11を配設することが可能になる。
【0044】
[変形例3]
本変形例の基材保持装置は、駆動源たる各モータが、真空成膜槽1の横側から取り付けられている。各モータの主軸は、チャンバ壁1aの貫通孔(図示せず)から挿通され、その先端が真空成膜槽1の内部に突出している。各モータの主軸とチャンバ壁との間は、公知の回転シールによりシールされている。各モータの主軸のそれぞれの先端には、ドラムが取り付けられている。各ドラムには、そこから下へ延びるように、第一乃至第三駆動部材の一端が取り付けられている。各駆動部材の他端は、前記第1実施形態と同様に、第一乃至第三接続部材を介して、基材ホルダの周縁部にある第一乃至第三の点に取り付けられている。なお、各モータの回転は、図示しない制御装置により、各駆動部材の往復動方向における変位が正弦波になるよう制御される。
【0045】
このような構成とすると、各モータの主軸のチャンバ壁1aに対するシール機構は多少複雑になるが、基材ホルダ11が周方向に均一に、その厚み方向に揺動されながら、保持された基材に対して成膜材料による膜の形成が行われる。したがって、成膜材料の蒸発方向に対して角度を付けて基材を配置することができるので、表面に微細孔を有する基材に対してもボトムカバレージのすぐれた膜を形成することができる。
【0046】
また、本変形例の基材保持装置では、基材ホルダ11が回転しないため、例えば、冷媒循環機構の基材ホルダ11への配設が簡易となる。
【産業上の利用可能性】
【0047】
本発明の基材保持装置は、簡易な構成で、微細孔を有する基材に対してもボトムカバレージの向上した膜を形成することのできる基材保持装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】本発明の第1実施形態に係る基材保持装置が組み込まれた真空成膜装置の概略構成を示す断面図であって、(a)は(b)のIA−IA線に沿った断面を示す断面図、(b)は(a)のIB−IB線に沿った断面を示す断面図である。なお、図1(b)においては、第一乃至第三の駆動部材が真空成膜槽の壁を貫通する部分について、IB−IB断面を部分的に切り欠いて示している。
【図2】本発明の第1実施形態の基材保持装置の構成を示す図であって、(a)は基材保持装置の斜視図、(b)は(a)の基材保持装置における基材ホルダの所定の三点の変位と位相との関係を示す図である。
【図3】本発明の第1実施形態の基材保持装置の動作を示す図であって、(a)は基材ホルダの初期状態を示す斜視図、(b)は第一の点11aが最下端まで下降した状態を示す斜視図、(c)は第二の点11bが最下端まで下降した状態を示す斜視図、(d)は第三の点11cが最下端まで下降した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【0049】
1 真空成膜槽
1a チャンバ壁
2 蒸発源
10 基材保持装置
11 基材ホルダ
11a 第一の点
11b 第二の点
11c 第三の点
12a 第一接続部材
12b 第二接続部材
12c 第三接続部材
13a 第一駆動部材
13b 第二駆動部材
13c 第三駆動部材
14a(M) 第一モータ(第一の往復動装置)
14b(M) 第二モータ(第二の往復動装置)
14c(M) 第三モータ(第三の往復動装置)
15a 第一主軸
15b 第二主軸
15c 第三主軸
16a 第一変換機構
16b 第二変換機構
16c 第三変換機構
17a 第一軸受
17b 第二軸受
17c 第三軸受
P 水平面(基準面)
θ 傾斜角



【特許請求の範囲】
【請求項1】
真空成膜槽に用いられる基材保持装置であって、
前記真空成膜槽の外部に設けられた駆動源と、
往復動自在な駆動部材と、
該駆動部材に連結され、側面視において実質的に平板状に形成された基材ホルダと、を備え、
前記駆動源が、前記駆動部材を往復動させることにより、前記基材ホルダを回転させずにその厚み方向に揺動させる、基材保持装置。
【請求項2】
真空成膜槽に用いられる基材保持装置であって、
前記真空成膜槽の外部に設けられた駆動源と、
前記真空成膜槽の壁を気密的に往復動自在に貫通する駆動部材と、
該駆動部材に連結され、側面視において実質的に平板状に形成された基材ホルダと、を備え、
前記駆動源が、前記駆動部材を往復動させることにより、前記基材ホルダを回転させずにその厚み方向に揺動させる、基材保持装置。
【請求項3】
前記駆動部材は、互いに平行に往復動自在な第一乃至第三の駆動部材から構成され、
前記第一乃至第三の駆動部材は、前記基材ホルダの所定の点を中心とする円周上に互いに中心角において120°離れて位置する3点にそれぞれ任意の方向に回動自在に接続され、
前記駆動源は、前記第一乃至第三の駆動部材をそれぞれ前記往復動させる第一乃至第三の往復動装置から構成され、
該第一乃至第三の往復動装置は、前記基材ホルダが所定の基準面上にあるときの位置を基準として順に120°位相がずれるように、それぞれ前記第一乃至第三の駆動部材を往復動させ、それによって、前記基材ホルダをその厚み方向に揺動させる、請求項1に記載の基材保持装置。
【請求項4】
前記基材ホルダが、平面視においてその外周が実質的に円形に形成されている、請求項1に記載の基材保持装置。
【請求項5】
前記第一乃至第三の駆動部材がそれぞれベルト状又は板状リンクであり、鉛直方向に前記往復動自在である、請求項3に記載の基材保持装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2007−262445(P2007−262445A)
【公開日】平成19年10月11日(2007.10.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−85695(P2006−85695)
【出願日】平成18年3月27日(2006.3.27)
【出願人】(000002358)新明和工業株式会社 (919)
【Fターム(参考)】