基板ホルダ、成膜装置及び成膜方法
【課題】成膜効率の高い成膜装置を実現する。
【解決手段】板状の反転治具５７に基板Ｗを複数保持し、基板を保持する４枚の反転治具５７を保持する基板ホルダ５０を、真空チャンバー内に基板Ｗと蒸着源とが対向するように配置し、真空蒸着を開始する。蒸着源と対向する基板Ｗが成膜された場合、基板ホルダ５０を９０度回転させる。１面が成膜された反転治具５７を、反転治具５７と一体になったゼネバ５８１を回転させることで反転させる。全ての反転治具５７の両面が成膜されるまで、真空蒸着を継続する。
【解決手段】板状の反転治具５７に基板Ｗを複数保持し、基板を保持する４枚の反転治具５７を保持する基板ホルダ５０を、真空チャンバー内に基板Ｗと蒸着源とが対向するように配置し、真空蒸着を開始する。蒸着源と対向する基板Ｗが成膜された場合、基板ホルダ５０を９０度回転させる。１面が成膜された反転治具５７を、反転治具５７と一体になったゼネバ５８１を回転させることで反転させる。全ての反転治具５７の両面が成膜されるまで、真空蒸着を継続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板ホルダ、成膜装置及び成膜方法に関する。特に、真空蒸着における基板ホルダ、成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜の形成技術は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学気相成長）技術と、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition；物理的成長）技術とに大きく分けられる。特にＰＶＤ技術の１種である真空蒸着法は、構造が簡単で、膜の厚さの制御が容易であることから、光学薄膜、電子部品等について、従来広く用いられてきた。また、ＰＶＤ技術としては、他に各種のスパッタリングやイオンプレーティングが用いられている。
【０００３】
ＰＶＤ技術は、蒸着粒子を基板に効率よく堆積させるために成膜室内を真空にするステップと、蒸着粒子を基板に堆積させて薄膜を形成するステップと、を備えることを特徴とする。このようなＰＶＤ技術を使用し、バッチ処理で成膜を行う場合、１バッチ毎に、成膜室内をロータリーポンプ等で真空引きして所定の真空圧にしなければならない。この真空引きは、成膜時間と比較して長時間を要するため、１バッチでなるべく多くの基板の面に成膜するのが望ましい。例えば、特許文献１には、板状の基板を１８０度回転させることで、１バッチに基板の表面と裏面の２面を成膜するスパッタ装置が開示されている。また、同文献には、３枚の基板を備える３角柱型の基板ホルダを使用することで、１バッチに３面を成膜するスパッタ装置が開示されている。
【特許文献１】特開平３−８２７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、板状の基板ホルダを１８０度回転（反転）させる方法を使用する場合、板状の基板を反転させない場合と比較して、１バッチで成膜できる基板の面が２倍になるにすぎない。また、３角柱型の基板ホルダを使用する場合、隣り合う基板ホルダが互いに干渉しないように、板状の基板ホルダ使用時よりも基板ホルダ間のスペースを大きくとる必要があるが、１バッチで成膜できる基板の面が３倍になるにすぎない。このため、真空室内のスペースを大きくとる割には、成膜効率がそれほど向上しないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、成膜効率の高い成膜装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる基板ホルダは、
成膜室内に配置され、蒸着源から飛散させた蒸着粒子を堆積させる複数の基板を保持する基板ホルダであって、
複数の開口部を備え、前記複数の開口部のそれぞれに前記複数の基板を保持する複数の板状治具と、
前記複数の板状治具を側面とした多角柱が形成されるように、前記複数の板状治具を保持する保持手段と、
前記複数の板状治具の裏面を前記多角柱の側面に露出させるように、前記複数の板状治具を反転させる反転手段と、
前記多角柱の中心軸を回転軸として、前記複数の板状治具を回転させる回転手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の観点にかかる成膜装置は、
成膜室内に配置された蒸着源と、
第１の観点に係る基板ホルダと、
前記蒸着源から飛散させた蒸着粒子を前記基板ホルダが保持する基板上に堆積して成膜する成膜手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
前記基板ホルダは、前記蒸着源の蒸発面に対する垂線を中心とする円周上に複数配置されており、
前記垂線を中心軸として前記基板ホルダを公転させる公転手段をさらに備えてもよい。
【０００９】
本発明の第３の観点に係る基板ホルダは、
成膜室内に配置され、蒸着源から飛散させた蒸着粒子を堆積させる複数の基板を保持する筒型の基板ホルダであって、
前記基板ホルダの筒の延びる方向に沿って複数の基板が複数の列を形成するように、複数の基板を前記基板ホルダの側面に保持する保持手段と、
前記基板ホルダを円周方向に沿って回転させる基板ホルダ回転手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第４の観点に係る基板ホルダは、
成膜室内に配置された蒸着源と、
第３の観点に係る基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された複数列の基板のうち一列が前記蒸着源に対向するようにマスクするマスク手段と、
前記蒸着源から飛散させた蒸着粒子を前記基板ホルダが保持する基板上に堆積して成膜する成膜手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第５の観点にかかる成膜方法は、
成膜室内に蒸着源を配置する蒸着源配置ステップと、
複数の板状治具が備える複数の開口部のそれぞれに複数の基板を保持する基板保持ステップと、
前記複数の板状治具を側面とした多角柱が形成されるように、前記複数の板状治具を保持する板状治具保持ステップと、
前記複数の板状治具の裏面を前記多角柱の側面に露出させるように、前記複数の板状治具を反転させる反転ステップと、
前記多角柱の中心軸を回転軸として、前記複数の板状治具を回転させる回転ステップと、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、成膜効率の高い成膜装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る真空蒸着装置について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る真空蒸着装置１の側面図である。真空蒸着装置１は、図１に示すように、真空チャンバー１０と、ヒータ３０と、蒸着源４０と、複数の基板ホルダ５０と、シャッタ６０と、アーム７０と、ホルダ回転機構８１と、アーム駆動機構８３と、ホルダ公転機構８５と、制御部１００と、を備えて構成される。基板ホルダ５０は、例えば８つ配置する。
【００１４】
真空チャンバー１０は、内部に密閉された空間（成膜室）を備え、成膜室内で薄膜を形成するために使用される。真空チャンバー１０の室内にヒータ３０と、蒸着源４０と、基板ホルダ５０と、シャッタ６０と、アーム７０とが配置される。また、真空チャンバー１０は、真空チャンバー１０内の気体を排気する排気機構１３と、真空チャンバー１０内に気体を供給する給気機構１１とを備える。
【００１５】
ヒータ３０は、タングステンなどの融点の高い金属を材料とし、蒸着源４０を抵抗加熱方式で加熱するために使用される。
【００１６】
蒸着源４０は、基板に堆積させるための成膜材料からなり、ヒータ３０が蒸着源４０を加熱することにより、成膜材料が蒸発する。シャッタ６０は、開閉可能に構成され、閉時に蒸着粒子を遮蔽する。
【００１７】
図２（ａ）は、基板ホルダ５０の斜視図である。基板ホルダ５０は、複数の基板を保持する部材であり、図２（ａ）に示すように、ロッド５１と、ロッキングホイール５３と、取付治具５５と、反転治具５７と、を備えて構成される。また、図２（ｂ）は、基板ホルダ５０をロッド５１が取り付けられた方向から見た上面図である。
【００１８】
ロッド５１は、取付治具５５を保持するための細長い棒状の部材であり、ゼネバ５１１を備える。ロッド５１の一端は、真空チャンバー１０の天井部に回転可能に取り付けられ、他端には、取付治具５５が固定される。また、ロッド５１は、ゼネバ５１１の中心部を貫通し、ゼネバ５１１と一体になっている。
【００１９】
ゼネバ５１１は、複数の溝を備え、ロッド５１と一体となっている歯車であり、例えば図２（ａ）に示すように、ロッキングホイール５３に備えられたピンと係合する４つの溝を備える。
【００２０】
ロッキングホイール５３は、ゼネバ５１１の溝と係合するピンを備えた円盤状の部材であり、ホルダ回転機構８１によりロッド５１の伸びる方向と垂直な方向に回転する。図３（ａ）に示すように、真空蒸着を行う場合、ロッキングホイール５３のピンとゼネバ５１１の溝とを係合させることで、基板が蒸着源４０に対向するように基板ホルダ５０を固定する。そして、基板ホルダ５０を回転させる場合、ホルダ回転機構８１は、制御部１００の制御により、ロッキングホイール５３を所定の方向に回転させる。図３（ｂ）に示すように、ロッキングホイール５３の回転により、ゼネバ５１１が回転する。そして、ゼネバ５１１と一体となったロッド５１が回転することにより、基板ホルダ５０が回転する。図３（ｃ）に示すように、ロッキングホイール５３が一周すると、ゼネバ５１１は、９０度回転する。ゼネバ５１１の溝の数及びロッキングホイール５３の直径を調節することで、ロッキングホイール５３の１回転に対応するゼネバ５１１の回転角度を調節することができる。
【００２１】
図２（ａ）に示すように取付治具５５は、基板ホルダ５０が反転治具５７を保持するための多角形の板状の部材であり、例えば正方形の形状をしている。取付治具５５の中心部にロッド５１の一端が固定される。また、取付治具５５の各辺の周辺部には、反転治具５７を取り付けるための貫通孔５５１が形成されている。
【００２２】
図４に、反転治具５７の斜視図を示す。図４に示すように、反転治具５７は、基板Ｗを保持する多角形の板状の部材であり、心棒５７１と、上面板５７５と、下面板５７３と、ヒンジ５７７と、固定子５７９と、ゼネバ５８１とを備えて構成される。
【００２３】
上面板５７５、下面板５７３は、基板Ｗをはめ込んで保持するための開口部５８３が複数形成された板状の部材である。例えば、上面板５７５及び下面板５７３は台形の形状をし、開口部５８３は、円形である。これらの部材は、重ね合わせたとき互いの開口部５８３が一致するようにヒンジ５７７により接続される。
【００２４】
固定子５７９は、下面板５７３に取り付けられる部材で、一方向に回すことで、重ね合わせた上面板５７５及び下面板５７３を離れないように固定する。また、他方向に回すことで、下面板５７３と重ね合わせた上面板５７５を下面板５７３から離すことができる。
【００２５】
心棒５７１は、下面板５７３に固定され、下面板５７３の上辺と下辺の中点を結ぶ直線に沿って伸びる、下面板５７３と一体になった棒状の部材である。心棒５７１の両端は、下面板５７３の上辺側、下辺側から飛び出ており、下辺側の一端にゼネバ５８１を備える。
【００２６】
上記の構成により、基板Ｗが開口部５８３に保持され、上面板５７５及び下面板５７３を重ね合わせられる。そして、固定子５７９により、重ね合わされた上面板５７５と下面板５７３とが離れないように固定される。
【００２７】
反転治具５７の取付治具５５への取り付け方について、図５を参照して説明する。図５に示すように、反転治具５７と一体となっている心棒５７１の上辺側の一端が取付治具５５に形成された貫通孔５５１を挿通し、取付ピン５８５により、この一端が回転可能に固定される。取付治具５５には、４枚の反転治具５７を取り付けるが、これら４枚の反転治具５７がそれぞれ反転しても互いに干渉しないように、反転治具５７を取付治具５５に対し、斜めに取り付ける。
【００２８】
アーム７０は、反転治具５７を反転させるための器具であり、真空チャンバー１０の室内に配置される。アーム７０は、図５に示すように、Ｌ字部７１と伸縮部７３とから構成される。伸縮部７３は、一端がＬ字部７１の一端に固定され、他端がアーム駆動機構８３（図１）に固定された棒状の部材である。アーム駆動機構８３は、制御部１００の制御により、伸縮部７３を反転治具５７の方向へ向かってＬ字部７１がゼネバ５８１と係合するまで伸縮させる。
【００２９】
Ｌ字部７１は、Ｌ字型の部材であり、一端が伸縮部７３の先端に回転可能に固定される。伸縮部７３の伸縮により、Ｌ字部７１の先端がゼネバ５８１の溝と係合する。そして、アーム駆動機構８３は、制御部１００の制御により、ゼネバ５８１と係合したＬ字部７１を、伸縮部７３に固定された一端を中心として回転させる。反転治具５７の一方の面の基板Ｗが成膜された後、ゼネバ５８１と係合したＬ字部７１が１８０度回転することにより、反転治具５７が反転する。
【００３０】
図６に、本実施形態に係る真空蒸着装置１の上面図を示す。図６に示すように、８つの基板ホルダ５０は、蒸着源４０を中心とした円に沿って等間隔で真空チャンバー１０の天井に固定される。また、基板ホルダ５０の支持する４つの反転治具５７のうち１つが、蒸着源４０と所定の角度で対向するように、ロッド５１と天井とのなす角度が調節されて固定される。
【００３１】
基板ホルダ５０が８つあるのに対し、アーム７０は１つしかないから、８つの基板ホルダ５０を全て反転させるにはアーム７０と係合する位置まで、各基板ホルダ５０を公転させる必要がある。そこで、ホルダ公転機構８５は、制御部１００の制御により、図６のように配置された回転ホルダ５０を、それぞれの位置関係を維持しつつ、蒸着源４０の周囲を公転させる。また、ホルダ公転機構８５は成膜時に基板ホルダ５０を所定の回転速度で公転させるための機構でもある。
【００３２】
制御部１００は、真空蒸着装置１を制御する制御装置であり、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０５と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３とを備えて構成される。この制御部１００は、給気機構１１と、排気機構１３と、ヒータ３０と、ホルダ回転機構８１と、アーム駆動機構８３と、ホルダ公転機構８５と、装置内の各種の機器とを制御する。
【００３３】
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０５に格納されたプログラムを読み出して繰り返し実行する。
【００３４】
ＲＯＭ１０５は、真空蒸着プログラムを含む真空蒸着装置１の制御プログラムと、膜厚設定値Ｔｓ（ｎｍ）と、を格納する。膜厚設定値Ｔｓ（ｎｍ）は、基板ホルダ５０の保持する基板Ｗに成膜される膜厚の設定値である。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１のワークエリアとして機能する。
【００３５】
上記の構成により、基板Ｗが保持された反転治具５７と、この反転治具５７を４つ支持する基板ホルダ５０が８つ、真空チャンバー１０内に配置される。また、蒸着源４０が真空チャンバー１０内に設置される。そして、排気機構１３により真空チャンバー１０内が真空引きされ、シャッタ６０を閉じた状態でヒータ３０により蒸着源４０が加熱される。
【００３６】
反転治具５７上の基板Ｗが蒸着源４０に対向するように、ホルダ回転機構８１が取付治具５５を回転させると、ホルダ公転機構８５が所定の回転速度で公転し、シャッタ６０が開いて真空蒸着が開始される。そして、蒸着源４０に対向する基板Ｗに蒸着粒子が堆積することにより、基板Ｗが成膜される。一面の成膜が終了するとシャッタ６０が閉じ、ヒータ３０およびホルダ公転機構８５が停止される。一方の面が成膜された反転治具５７はアーム７０により反転される。さらに、ホルダ公転機構８５は、８つの基板ホルダ５０を、蒸着源４０を中心として公転させる。
【００３７】
次に、真空蒸着装置１の動作について図７〜図１３を参照して詳細に説明する。
【００３８】
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０５から、真空蒸着装置１の制御プログラムを読み出して実行する。そして、ユーザの操作等に応答して、真空蒸着装置１の制御プログラムのメインフローの中で真空蒸着プログラムを読み出して、例えば、周期的なタイマ割込などにより、繰り返し実行する。
【００３９】
図７に真空蒸着処理のフローチャートを示す。まず、反転治具５７に基板Ｗを保持させ、蒸着源４０および基板ホルダ５０を配置する。実施例では作業員が基板および蒸着源を配置するものとするが、ＣＰＵ１０１が、図示しないロボット等の制御により、蒸着源４０を真空チャンバー１０内に配置させ、基板Ｗを保持する基板ホルダ５０を配置させてもよい。そして、ＣＰＵ１０１は、ホルダ回転機構８１に回転を指示する回転信号を送信することで、反転治具５７の一面が蒸着源４０と対向するように基板ホルダ５０を回転させる（ステップＳ１）。
【００４０】
ＣＰＵ１０１は、排気機構１３に運転を指示する運転信号を送信し、真空チャンバー１０内を、例えば１０-3〜１０-5Ｐａ程度の真空にさせる（ステップＳ３）。
【００４１】
続いてＣＰＵ１０１は、成膜面数Ｎｆを０で初期化する（ステップＳ５）。この成膜面数Ｎｆは、膜厚設定値Ｔｓ以上の膜厚に成膜された、反転治具５７の面の数を意味する。
【００４２】
ＣＰＵ１０１は、基板ホルダ回転処理を開始する（ステップＳ７）。基板ホルダ回転処理のフローチャートを図８に示す。基板ホルダ回転処理は、基板ホルダ５０自身を回転させる処理である。基板ホルダ回転処理後、反転治具５７の一面が蒸着源４０に対向して固定されるようにロッキングホイール５３のピンとゼネバ５１１の溝とを係合する。ＣＰＵ１０１は、シャッタ６０を閉じ、ヒータ３０に加熱を開始させる開始信号を送信することで、蒸着源４０を加熱させる。続いて、ホルダ公転機構８５に回転を指示する成膜用公転信号を送信することで、基板ホルダ５０を所定の回転速度で公転させる。ＣＰＵ１０１は、蒸着源４０が所定の蒸発温度に到達したことを確認し、シャッタ６０を開いて基板Ｗに蒸着粒子を堆積させる（ステップＳ７０）。
【００４３】
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０５から膜厚設定値Ｔｓ（ｎｍ）を読み出し、図示しない膜厚計により、蒸着源４０に対向する基板Ｗの膜厚を測定する。ＣＰＵ１０１は、蒸着源４０に対向する基板Ｗの膜厚が膜厚設定値Ｔｓ（ｎｍ）以上であるか否かを判別する（ステップＳ７１）。基板Ｗの膜厚が膜厚設定値Ｔｓ（ｎｍ）以上であると判別された場合（ステップＳ７１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、シャッタ６０に蒸着粒子の遮蔽を指示する駆動信号を送信することで、シャッタ６０を閉じさせる。続いて、ヒータ３０に加熱の停止を指示する停止信号を送信することで、加熱を停止させ、ホルダ公転機構８５に回転の停止を指示する停止信号を送信することで公転を停止させる（ステップＳ７２）。ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３から成膜面数Ｎｆを読み出し、成膜面数Ｎｆが７であるか否かを判別する（ステップＳ７３）。成膜面数Ｎｆが７であると判別された場合（ステップＳ７３：ＹＥＳ）、７枚の面が成膜された後に８枚目の面が成膜された状態、即ち基板ホルダ５０の保持する全ての基板Ｗが成膜された状態である。この場合、ＣＰＵ１０１は、真空蒸着処理に戻り、次のステップＳ９に移行する。
【００４４】
成膜面数Ｎｆが７でないと判別された場合（ステップＳ７３：ＮＯ）、ＣＰＵ１０１は、ホルダ回転機構８１に、回転を指示する回転信号を送信することにより、各基板ホルダ５０を９０度回転させる。基板ホルダ５０を９０度回転させることにより、ＣＰＵ１０１は成膜されていない基板Ｗを蒸着源４０と対向させる。そして、成膜面数Ｎｆに１を加算する（ステップＳ７５）。
【００４５】
続いてＣＰＵ１０１は、成膜面数Ｎｆが２以上、且つ５以下であるか否かを判別する（ステップＳ７７）。成膜面数Ｎｆが２以上、且つ５以下であると判別された場合（ステップＳ７７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は基板反転処理を実行する（ステップＳ７９）。成膜面数Ｎｆが1以下、又は６以上と判別された場合（ステップＳ７７：ＮＯ）或いはステップＳ７９の後、ＣＰＵ１０１はステップＳ７０に戻る。
【００４６】
基板反転処理（ステップＳ７９）は各基板ホルダ５０の反転治具５７を反転させる処理である。各基板ホルダ５０は４枚の反転治具５７を保持しており、４枚のうち蒸着源４０に対向する反転治具５７上の基板Ｗに薄膜が形成される。一方、真空チャンバー１０の壁面から伸びるアーム７０は、蒸着源４０に対向する反転治具５７と向かい合う反転治具５７を、成膜が終わったものから順に４枚反転させる。１枚目と２枚目の反転治具５７が成膜されている間（Ｎｆ＜２）、アーム７０と係合する位置の反転治具５７は成膜されていないから、アーム７０は反転治具５７を反転する必要は無い。また、反転治具５７を４枚反転し終わった後（Ｎｆ＞５）、アーム７０は反転治具５７を反転する必要は無くなる。
【００４７】
図９に基板反転処理（ステップＳ７９）のフローチャートを示す。ＣＰＵ１０１は、アーム７０に反転治具５７の反転を指示する反転信号を送信することで、反転治具５７を反転させる。そして、ＣＰＵ１０１は、ホルダ公転機構８５に、基板ホルダ５０の公転を指示する反転処理用公転信号を送信することで、蒸着源４０を中心とした基板ホルダ５０の公転を開始させる（ステップＳ７９１）。
【００４８】
ＣＰＵ１０１は、８つの基板ホルダ５０が４５度公転したか否かを判別する（ステップＳ７９３）。基板ホルダ５０は、蒸着源４０を中心として等間隔で８つ配置されているので４５度公転することで、各基板ホルダ５０は、公転前に隣の基板ホルダ５０が配置されていた位置へ移動する。基板ホルダ５０が４５度公転したと判別された場合（ステップＳ７９３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、アーム７０に反転信号を送信することで、反転治具５７を反転させる（ステップＳ７９５）。そして、８つの基板ホルダ５０が、公転を開始した位置から３１５度公転したか否かを判別する（ステップＳ７９７）。各基板ホルダ５０が３１５度公転したときに、８つの基板ホルダ５０全ての反転治具５７が全て反転した状態となる。基板ホルダ５０が４５度公転していないと判別された場合（ステップＳ７９３：ＮＯ）又は、公転を開始した位置から３１５度公転していないと判別された場合（ステップＳ７９７：ＮＯ）、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ７９３に戻る。基板ホルダ５０が、公転を開始した位置から３１５度公転したと判別された場合（ステップＳ７９７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、反転処理用公転信号を停止し（ステップＳ７９９）、ステップＳ７０に戻る。
【００４９】
基板反転処理（ステップＳ７９）により、ＣＰＵ１０１は、８つの基板ホルダ５０の全てについて、基板ホルダ５０がそれぞれ備える４枚の反転治具５７のうち１枚を反転させることができる。
【００５０】
図７に戻り、基板回転処理（ステップＳ７）を実行した後、ＣＰＵ１０１は、給気機構１１に運転開始を指示する運転信号を送信することで、真空チャンバー１０内への空気の供給を開始させる（ステップＳ９）。基板Ｗと蒸着源４０とを真空チャンバー１０の外部に取り出して（ステップＳ１１）真空蒸着処理を終了し、ＣＰＵ１０１はメインフローに戻る。
【００５１】
上記の構成により、ＣＰＵ１０１は、基板ホルダ５０の保持する４枚の反転治具５７のそれぞれを、基板ホルダ５０の回転により、蒸着源４０に対向させる（ステップＳ７５）。そして、反転治具５７の一面が成膜された場合（ステップＳ７１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、８つの基板ホルダ５０のそれぞれの反転治具５７を反転させる（ステップＳ７９）。
【００５２】
真空蒸着装置１の動作の一例について、図１０〜図１５を参照して説明する。基板ホルダ５０は８つ設置されるが、そのうちの１つを図１０〜図１５に図示する。また、以下では蒸着中の基板ホルダの公転動作、シャッタ６０の開閉動作、およびヒータ３０のＯＮ／ＯＦＦ動作の説明を省略する。基板ホルダ５０の４枚の反転治具５７の保持する基板Ｗのうち、最初に蒸着源４０に対向する面を表面Ｗ１、その裏面をＷ１Ｒとする。基板ホルダ５０は、上述したようにホルダ回転機構８１により、ロッド５１の伸びる方向から見て反時計回りに回転する。そして、基板ホルダ５０の回転により、２、３、４番目に蒸着源４０と対向する基板の表面をＷ２、Ｗ３、Ｗ４とし、それぞれの裏面をＷ２Ｒ、Ｗ３Ｒ、Ｗ４Ｒとする。
【００５３】
ＣＰＵ１０１は、図１０（ａ）に示すように、基板Ｗを保持する基板ホルダ５０と蒸着源４０とを真空チャンバー１０内に配置させる（ステップＳ１）。そして、ＣＰＵ１０１は真空チャンバー１０内を真空にする（ステップＳ３）。ＣＰＵ１０１は、成膜面数Ｎｆの初期値を０にし、真空蒸着を開始させる。
【００５４】
図１０（ｂ）に示すように、真空蒸着により、表面Ｗ１に形成される薄膜の膜厚が膜厚設定値Ｔｓ以上となった（成膜された）場合（ステップＳ７１：ＹＥＳ）、Ｎｆが０であり（ステップＳ７３：ＮＯ）、まだ成膜されていない面がある。この場合、ＣＰＵ１０１は、基板ホルダを９０度回転させ、Ｎｆに１を加算する（ステップＳ７５）。
【００５５】
図１０（ｃ）に示すように、基板ホルダ５０の回転により、表面Ｗ２が蒸着源４０と対向する。このとき、Ｎｆは１であり（ステップＳ７７：ＮＯ）、アーム７０と係合する反転治具５７の保持する基板Ｗの表面Ｗ３、裏面Ｗ３Ｒはまだ成膜されていない。このため、反転治具５７は反転されない。
【００５６】
図１１（ａ）に示すように、表面Ｗ２が成膜された場合（ステップＳ７１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、Ｎｆが１であるから（ステップＳ７３：ＮＯ）、基板ホルダ５０を９０度回転させ、Ｎｆに１を加算する（ステップＳ７５）。
【００５７】
図１１（ｂ）に示すように、基板ホルダ５０の回転により、表面Ｗ３が蒸着源４０と対向する。Ｎｆが２であるから（ステップＳ７７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、アーム７０の制御によりＷ１が成膜された反転治具５７を反転する（ステップＳ７９１）。他の７つの基板ホルダ５０の保持する反転治具５７についても、ＣＰＵ１０１は、基板ホルダ５０を４５度公転させるごとに反転させる（ステップＳ７９５）。
【００５８】
図１１（ｃ）に示すように、表面Ｗ３が成膜されたことに応答して、ＣＰＵ１０１は基板ホルダ５０を回転させる（ステップＳ７５）。図１２（ａ）に示すように、ＣＰＵ１０１は、Ｗ２が成膜された反転治具５７を反転させる（ステップＳ７９）。
【００５９】
図１２（ｂ）に示すように、表面Ｗ４が成膜されたことに応答して、ＣＰＵ１０１は基板ホルダ５０を回転させる（ステップＳ７５）。図１２（ｃ）に示すように、ＣＰＵ１０１は、Ｗ３が成膜された反転治具５７を反転させる（ステップＳ７９）。
【００６０】
図１３（ａ）に示すように、裏面Ｗ１Ｒが成膜されたことに応答して、ＣＰＵ１０１は基板ホルダ５０を回転させる（ステップＳ７５）。図１３（ｂ）に示すように、ＣＰＵ１０１はＷ４が成膜された反転治具５７を反転させる（ステップＳ７９）。
【００６１】
図１３（ｃ）に示すように、ＣＰＵ１０１は裏面Ｗ２Ｒが成膜されたことに応答して、ＣＰＵ１０１は基板ホルダ５０を回転させる（ステップＳ７５）。図１４（ａ）に示すように、ＣＰＵ１０１は表面Ｗ３Ｒを蒸着源４０に対向させる。このとき、Ｎｆが６であり（ステップＳ７７：ＮＯ）、アーム７０と係合する反転治具５７の表面Ｗ１、裏面Ｗ１Ｒは両面とも成膜されている。このため、反転治具５７は反転されない。
【００６２】
図１４（ｂ）に示すように、ＣＰＵ１０１は裏面Ｗ３Ｒが成膜されたことに応答して、ＣＰＵ１０１は基板ホルダ５０を回転させる（ステップＳ７５）。図１４（ｃ）に示すように、ＣＰＵ１０１は裏面Ｗ４Ｒを蒸着源４０に対向させ、裏面Ｗ４Ｒが成膜される。
【００６３】
図１５に示すように、全ての基板Ｗの両面が成膜されたので（ステップＳ７３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、給気機構１１に真空チャンバー１０内へ空気を供給させ（ステップＳ９）、基板Ｗと蒸着源４０とを取り出させる（ステップＳ１１）。
【００６４】
上述したように、基板ホルダ５０が基板Ｗを保持する面を４面備え、且つ各面を反転させる構成とすることで、１バッチで基板Ｗを８面成膜することができる。本実施形態に係る基板ホルダ５０を設置するには、反転するだけの板状の基板ホルダや、反転しない３角柱型の基板ホルダと比較して、真空チャンバー１０内のスペースを大きくする必要がある。しかし、従来の基板ホルダより、１バッチ毎の成膜面数がかなり大きくなるので、全体として成膜効率が向上する。
【００６５】
（実施形態２）
本発明の実施形態２に係る真空蒸着装置について詳細に説明する。図１６は、本実施形態に係る真空蒸着装置１ｂの構成図である。真空蒸着装置１ｂは、図１６に示すように、基板ホルダ５０の代わりに基板ホルダ５０ｂを備える他は、実施形態１に係る真空蒸着装置１と同様の構成である。また、真空蒸着装置１ｂの動作は、真空蒸着装置１と同様である。
【００６６】
図１７（ａ）は、基板ホルダ５０ｂの斜視図である。図１７（ａ）に示すように、基板ホルダ５０ｂは、反転治具５７の形状を台形でなく長方形とした以外は、実施形態１に係る基板ホルダ５０と同様の構成である。図１７（ｂ）は、基板ホルダ５０ｂをロッド５１の方向から見た上面図である。
【００６７】
基板ホルダ５０ｂは、図１６に示すように、真空チャンバー１０の天井部とロッド５１とが垂直になるように真空チャンバー１０の天井部に固定することができる。このため、実施形態１に係る基板ホルダ５０と比較して、真空チャンバー１０内の空間を効率よく使用することができる。
【００６８】
（実施形態３）
本発明の実施形態３に係る真空蒸着装置について詳細に説明する。本実施形態に係る真空蒸着装置は、反転治具５７を反転治具５７ｂに置き換えた以外は、実施形態２に係る真空蒸着装置と同じ構成である。
【００６９】
図１８に、本実施形態に係る反転治具５７ｂの正面図を示す。図１８（ａ）は、基板Ｗを保持させる前の反転治具５７ｂの正面図である。反転治具５７ｂは、図１８（ａ）に示すように、心棒５７１と、ゼネバ５８１と、上板５８３ａと、下板５８３ｂと、連結板５８５ａ、５８５ｂ、５８５ｃとを備えて構成される。
【００７０】
上板５８３ａ、下板５８３ｂは、取付治具５５の一辺と同じ長さの辺を備える長方形の板状の部材である。連結板５８５ａ、５８５ｂ、５８５ｃは、上板５８３ａと下板５８３ｂとを接続する長方形の板状の部材である。上板５８３ａと下板５８３ｂとの中央部が、連結板５８５ｂにより連結され、上板５８３ａと下板５８３ｂと両端部が、連結板５８５ａ、５８５ｃにより連結される。連結板５８５ａと５８５ｂとの間、及び連結板５８５ｂと５８５ｃとの間に、長方形の基板Ｗを保持することができるように、連結板５８５ａ、５８５ｂ、５８５ｃの側面には溝が形成され、この溝を貫通するピン穴５８７ａが複数形成されている。側部に穴の開いた長方形の基板Ｗを、基板Ｗの穴とピン穴５８７ａとが一致するように保持し、ビス５８７ｂで基板Ｗを反転治具５７に固定する。図１８（ｂ）に、基板Ｗを保持させた反転治具５７ｂを示す。図１８（ｂ）に示すように、例えば反転治具５７ｂは、８枚の基板Ｗを保持する。
【００７１】
本実施形態に係る反転治具５７ｂを使用することで、上板５８３ａと、下板５８３ｂと、連結板５８５ａ、５８５ｂ、５８５ｃとで形成された枠内に長方形の基板Ｗを効率よく保持することができる。
【００７２】
（実施形態４）
本発明の実施形態４に係る真空蒸着装置について詳細に説明する。図１９は、本実施形態に係る真空蒸着装置１ｃの構成図である。真空蒸着装置１ｃは、図１９に示すように、マスク板９０を備え、基板ホルダ５０の代わりに基板ホルダ５０ｃを備え、アーム７０と、ホルダ公転機構８５と、アーム駆動機構８３とを備えない他は、実施形態１に係る真空蒸着装置１と同様の構成である。また、真空蒸着装置１ｃの動作は、真空蒸着装置１と同様である。
【００７３】
図２０は、基板ホルダ５０ｃの斜視図である。図２０に示すように、基板ホルダ５０ｃは、円筒形状の部材であり、側面に円筒の伸びる方向に沿って一列に並んだ複数の基板保持部５１ｃを、等間隔で複数列備える。この基板保持部５１ｃに基板Ｗを固定することで、基板Ｗを保持する。また、この基板ホルダ５０ｃは、ホルダ回転機構８１により、円周方向に沿って回転する。
【００７４】
図２１に真空蒸着装置１ｃの上面図を示す。図２１に示すように、８つの基板ホルダ５０ｃが蒸着源４０を中心として等間隔で配置される。マスク板９０は、複数枚の板から構成される部材であり、各基板ホルダ５０ｃの備える基板Ｗの一列のみが蒸着源４０と対向するように、隣り合う板の間にスリットが形成されるように配置される。このスリットを通過して、蒸着粒子が基板Ｗの１列に堆積する。
【００７５】
図２２に示すように、真空蒸着装置１ｃで実行される真空蒸着処理は、ステップＳ５、Ｓ７を、ステップＳ５ｃ、Ｓ７ｃに置き換えた以外は、真空蒸着装置１で実行される真空蒸着処理と同様である。
【００７６】
ＣＰＵ１０１は、排気機構１３に真空チャンバー１０内を真空にさせ（ステップＳ３）、成膜列数Ｎｒを０で初期化する（ステップＳ５ｃ）。この成膜列数Ｎｒは、膜厚設定値Ｔｓ以上の膜厚に成膜された、基板ホルダ５０ｃの列の数を意味する。基板ホルダ５０ｃは、例えば１２の列を備える。この場合、成膜列数Ｎｒは最大で１１である。
【００７７】
図２３に真空蒸着装置１ｃで実行される基板ホルダ回転処理（ステップＳ７ｃ）を示す。基板ホルダ回転処理は、基板ホルダ５０ｃ自身を回転させ、基板ホルダ５０ｃの保持する基板Ｗ全てを成膜する処理である。
【００７８】
ＣＰＵ１０１は、ヒータ３０を加熱し、所定の蒸発温度に到達した後シャッタ６０を開き（ステップＳ７０ｃ）、ＲＯＭ１０５から膜厚設定値Ｔｓ（ｎｍ）を読み出してＲＡＭ１０３に格納する。そして、蒸着源４０に対向する基板Ｗが成膜されたか否かを判別する（ステップＳ７１ｃ）。基板Ｗが成膜されたと判別された場合（ステップＳ７１ｃ：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、シャッタ６０を閉じヒータ３０を停止する（ステップＳ７２ｃ）。基板Ｗが成膜されていないと判別された場合（ステップＳ７１ｃ：ＮＯ）、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ７０ｃに戻る。ステップＳ７１ｃの後、ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３から成膜列数Ｎｆを読み出し、成膜列数Ｎｒが１１であるか否かを判別する（ステップＳ７３ｃ）。成膜列数Ｎｒが１１であると判別された場合（ステップＳ７３ｃ：ＹＥＳ）、１２列分の基板Ｗが成膜された状態、即ち基板ホルダ５０ｃの保持する全ての基板Ｗが成膜された状態である。この場合、ＣＰＵ１０１は、真空蒸着処理に戻り、次のステップＳ９に移行する。
【００７９】
成膜列数Ｎｒが１１でないと判別された場合（ステップＳ７３ｃ：ＮＯ）、ＣＰＵ１０１は、ホルダ回転機構８１に回転信号を送信することで、基板ホルダ５０ｃを３０度回転させ、Ｎｒに１を加算する（ステップＳ７５ｃ）。基板ホルダ５０を３０度回転させることにより、ＣＰＵ１０１は成膜されていない基板Ｗを蒸着源４０と対向させる。ステップＳ７５ｃの後、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ７０ｃの処理に戻る。
【００８０】
上述のように、基板ホルダ５０ｃを円筒形状とすることで、実施形態１又は２に係る基板ホルダよりも、必要なスペースは大きくなるが、 より多数の基板Ｗを１バッチで成膜することができる。
【００８１】
なお、第１〜第３実施例では、ゼネバ５８１とアーム７０とを係合させ、アーム７０の回転により反転治具５７を反転させているが、取付治具５５にモータを備えるなど、他の反転機構を使用してもよい。
【００８２】
取付治具５５や反転治具５７の形状や構造は、第１〜第３実施形態に示した形状に限られない。基板を保持する部材と、基板を保持する治具を複数保持する部材と、これらの部材を回転させて全ての基板の両面を成膜できる構成であれば、部材の形状や構造は問わない。
【００８３】
第１〜第３実施形態では、４枚の反転治具５７を備えた基板ホルダを使用しているが、より多数の反転治具５７を備え、且つ各面を反転させる構成としてもよい。
【００８４】
反転治具５７は、基板ホルダ５０の回転方向と平行な方向に反転させているが、基板ホルダ５０の回転方向と垂直な方向に反転させてもよい。また、反転治具自体を反転させるのでなく、反転治具５７の保持する基板Ｗを個々に反転させる構成としてもよい。
【００８５】
蒸着源４０は、抵抗加熱方式としたが、電子ビーム等他の加熱方式を用いてもよい。
【００８６】
基板ホルダ５０の回転および反転治具５７の反転動作の順序は実施例のフローチャートに限られるものではなく、反転治具５７の各面が蒸着源４０に対向する順序は適宜選択すればよい。
【００８７】
ホルダ公転機構８５は成膜時に基板ホルダ５０を所定の回転速度で公転させるものとしたが、成膜時の公転は省略してもよい。
【００８８】
第２〜第４実施形態の基板ホルダ５０ｂ、５０ｃは、真空チャンバー１０の天井部とロッド５１とが垂直になるように配置したが、真空チャンバー１０の天井部とロッド５１とが平行になるように配置してもよい。
【００８９】
上述の実施形態では、真空蒸着装置に、本発明を適用した場合について説明したが、スパッタリング装置やイオンプレーティング装置など、他の成膜装置にも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施形態１に係る真空蒸着装置の構成図である。
【図２】（ａ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの上面図である。
【図３】（ａ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転機構を説明するための図である。（ｂ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転機構を説明するための図である。（ｃ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転機構を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る反転治具の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る取付治具と反転治具との斜視図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る真空蒸着装置の上面図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る真空蒸着処理のフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態１に係る基板ホルダ回転処理のフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態１に係る基板反転処理のフローチャートである。
【図１０】（ａ）本発明の実施形態１に係る基板の成膜を説明するための図である。（ｂ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転を説明するための図である。（ｃ）本発明の実施形態１に係る基板の成膜を説明するための図である。
【図１１】（ａ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転を説明するための図である。（ｂ）本発明の実施形態１に係る反転治具の反転を説明するための図である。（ｃ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転を説明するための図である。
【図１２】（ａ）本発明の実施形態１に係る反転治具の反転を説明するための図である。（ｂ）本発明の実施形態１に係る基板の成膜を説明するための図である。（ｃ）本発明の実施形態１に係る反転治具の反転を説明するための図である。
【図１３】（ａ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転を説明するための図である。（ｂ）本発明の実施形態１に係る反転治具の反転を説明するための図である。（ｃ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転を説明するための図である。
【図１４】（ａ）本発明の実施形態１に係る基板の成膜を説明するための図である。（ｂ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転を説明するための図である。（ｃ）本発明の実施形態１に係る基板の成膜を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施形態１に係る基板の成膜を説明するための図である。
【図１６】本発明の実施形態２に係る真空蒸着装置の構成図である。
【図１７】（ａ）本発明の実施形態２に係る基板ホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の実施形態２に係る基板ホルダの上面図である。
【図１８】（ａ）本発明の実施形態３に係る基板ホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の実施形態３に係る基板ホルダの上面図である。
【図１９】本発明の実施形態４に係る真空蒸着装置の構成図である。
【図２０】本発明の実施形態４に係る基板ホルダの斜視図である。
【図２１】本発明の実施形態４に係る真空蒸着装置の上面図である。
【図２２】本発明の実施形態４に係る真空蒸着処理のフローチャートである。
【図２３】本発明の実施形態４に係る基板ホルダ回転処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
１ 真空蒸着装置
１０ 真空チャンバー
１１ 給気機構
１３ 排気機構
３０ ヒータ
４０ 蒸着源
５０ 基板ホルダ
５１ ロッド
５１１ ゼネバ
５３ ロッキングホイール
５５ 取付治具
５７ 反転治具
５７１ 心棒
５７３ 下面板
５７５ 上面板
５７７ ヒンジ
５７９ 固定子
５８１ ゼネバ
５８３ 開口部
６０ シャッタ
７０ アーム
７１ Ｌ字部
７３ 伸縮部
８１ ホルダ回転機構
８３ アーム駆動機構
８５ ホルダ公転機構
９０ マスク板
１００ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１０３ ＲＡＭ
１０５ ＲＯＭ
Ｗ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板ホルダ、成膜装置及び成膜方法に関する。特に、真空蒸着における基板ホルダ、成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜の形成技術は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学気相成長）技術と、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition；物理的成長）技術とに大きく分けられる。特にＰＶＤ技術の１種である真空蒸着法は、構造が簡単で、膜の厚さの制御が容易であることから、光学薄膜、電子部品等について、従来広く用いられてきた。また、ＰＶＤ技術としては、他に各種のスパッタリングやイオンプレーティングが用いられている。
【０００３】
ＰＶＤ技術は、蒸着粒子を基板に効率よく堆積させるために成膜室内を真空にするステップと、蒸着粒子を基板に堆積させて薄膜を形成するステップと、を備えることを特徴とする。このようなＰＶＤ技術を使用し、バッチ処理で成膜を行う場合、１バッチ毎に、成膜室内をロータリーポンプ等で真空引きして所定の真空圧にしなければならない。この真空引きは、成膜時間と比較して長時間を要するため、１バッチでなるべく多くの基板の面に成膜するのが望ましい。例えば、特許文献１には、板状の基板を１８０度回転させることで、１バッチに基板の表面と裏面の２面を成膜するスパッタ装置が開示されている。また、同文献には、３枚の基板を備える３角柱型の基板ホルダを使用することで、１バッチに３面を成膜するスパッタ装置が開示されている。
【特許文献１】特開平３−８２７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、板状の基板ホルダを１８０度回転（反転）させる方法を使用する場合、板状の基板を反転させない場合と比較して、１バッチで成膜できる基板の面が２倍になるにすぎない。また、３角柱型の基板ホルダを使用する場合、隣り合う基板ホルダが互いに干渉しないように、板状の基板ホルダ使用時よりも基板ホルダ間のスペースを大きくとる必要があるが、１バッチで成膜できる基板の面が３倍になるにすぎない。このため、真空室内のスペースを大きくとる割には、成膜効率がそれほど向上しないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、成膜効率の高い成膜装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる基板ホルダは、
成膜室内に配置され、蒸着源から飛散させた蒸着粒子を堆積させる複数の基板を保持する基板ホルダであって、
複数の開口部を備え、前記複数の開口部のそれぞれに前記複数の基板を保持する複数の板状治具と、
前記複数の板状治具を側面とした多角柱が形成されるように、前記複数の板状治具を保持する保持手段と、
前記複数の板状治具の裏面を前記多角柱の側面に露出させるように、前記複数の板状治具を反転させる反転手段と、
前記多角柱の中心軸を回転軸として、前記複数の板状治具を回転させる回転手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の観点にかかる成膜装置は、
成膜室内に配置された蒸着源と、
第１の観点に係る基板ホルダと、
前記蒸着源から飛散させた蒸着粒子を前記基板ホルダが保持する基板上に堆積して成膜する成膜手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
前記基板ホルダは、前記蒸着源の蒸発面に対する垂線を中心とする円周上に複数配置されており、
前記垂線を中心軸として前記基板ホルダを公転させる公転手段をさらに備えてもよい。
【０００９】
本発明の第３の観点に係る基板ホルダは、
成膜室内に配置され、蒸着源から飛散させた蒸着粒子を堆積させる複数の基板を保持する筒型の基板ホルダであって、
前記基板ホルダの筒の延びる方向に沿って複数の基板が複数の列を形成するように、複数の基板を前記基板ホルダの側面に保持する保持手段と、
前記基板ホルダを円周方向に沿って回転させる基板ホルダ回転手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第４の観点に係る基板ホルダは、
成膜室内に配置された蒸着源と、
第３の観点に係る基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された複数列の基板のうち一列が前記蒸着源に対向するようにマスクするマスク手段と、
前記蒸着源から飛散させた蒸着粒子を前記基板ホルダが保持する基板上に堆積して成膜する成膜手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第５の観点にかかる成膜方法は、
成膜室内に蒸着源を配置する蒸着源配置ステップと、
複数の板状治具が備える複数の開口部のそれぞれに複数の基板を保持する基板保持ステップと、
前記複数の板状治具を側面とした多角柱が形成されるように、前記複数の板状治具を保持する板状治具保持ステップと、
前記複数の板状治具の裏面を前記多角柱の側面に露出させるように、前記複数の板状治具を反転させる反転ステップと、
前記多角柱の中心軸を回転軸として、前記複数の板状治具を回転させる回転ステップと、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、成膜効率の高い成膜装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る真空蒸着装置について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る真空蒸着装置１の側面図である。真空蒸着装置１は、図１に示すように、真空チャンバー１０と、ヒータ３０と、蒸着源４０と、複数の基板ホルダ５０と、シャッタ６０と、アーム７０と、ホルダ回転機構８１と、アーム駆動機構８３と、ホルダ公転機構８５と、制御部１００と、を備えて構成される。基板ホルダ５０は、例えば８つ配置する。
【００１４】
真空チャンバー１０は、内部に密閉された空間（成膜室）を備え、成膜室内で薄膜を形成するために使用される。真空チャンバー１０の室内にヒータ３０と、蒸着源４０と、基板ホルダ５０と、シャッタ６０と、アーム７０とが配置される。また、真空チャンバー１０は、真空チャンバー１０内の気体を排気する排気機構１３と、真空チャンバー１０内に気体を供給する給気機構１１とを備える。
【００１５】
ヒータ３０は、タングステンなどの融点の高い金属を材料とし、蒸着源４０を抵抗加熱方式で加熱するために使用される。
【００１６】
蒸着源４０は、基板に堆積させるための成膜材料からなり、ヒータ３０が蒸着源４０を加熱することにより、成膜材料が蒸発する。シャッタ６０は、開閉可能に構成され、閉時に蒸着粒子を遮蔽する。
【００１７】
図２（ａ）は、基板ホルダ５０の斜視図である。基板ホルダ５０は、複数の基板を保持する部材であり、図２（ａ）に示すように、ロッド５１と、ロッキングホイール５３と、取付治具５５と、反転治具５７と、を備えて構成される。また、図２（ｂ）は、基板ホルダ５０をロッド５１が取り付けられた方向から見た上面図である。
【００１８】
ロッド５１は、取付治具５５を保持するための細長い棒状の部材であり、ゼネバ５１１を備える。ロッド５１の一端は、真空チャンバー１０の天井部に回転可能に取り付けられ、他端には、取付治具５５が固定される。また、ロッド５１は、ゼネバ５１１の中心部を貫通し、ゼネバ５１１と一体になっている。
【００１９】
ゼネバ５１１は、複数の溝を備え、ロッド５１と一体となっている歯車であり、例えば図２（ａ）に示すように、ロッキングホイール５３に備えられたピンと係合する４つの溝を備える。
【００２０】
ロッキングホイール５３は、ゼネバ５１１の溝と係合するピンを備えた円盤状の部材であり、ホルダ回転機構８１によりロッド５１の伸びる方向と垂直な方向に回転する。図３（ａ）に示すように、真空蒸着を行う場合、ロッキングホイール５３のピンとゼネバ５１１の溝とを係合させることで、基板が蒸着源４０に対向するように基板ホルダ５０を固定する。そして、基板ホルダ５０を回転させる場合、ホルダ回転機構８１は、制御部１００の制御により、ロッキングホイール５３を所定の方向に回転させる。図３（ｂ）に示すように、ロッキングホイール５３の回転により、ゼネバ５１１が回転する。そして、ゼネバ５１１と一体となったロッド５１が回転することにより、基板ホルダ５０が回転する。図３（ｃ）に示すように、ロッキングホイール５３が一周すると、ゼネバ５１１は、９０度回転する。ゼネバ５１１の溝の数及びロッキングホイール５３の直径を調節することで、ロッキングホイール５３の１回転に対応するゼネバ５１１の回転角度を調節することができる。
【００２１】
図２（ａ）に示すように取付治具５５は、基板ホルダ５０が反転治具５７を保持するための多角形の板状の部材であり、例えば正方形の形状をしている。取付治具５５の中心部にロッド５１の一端が固定される。また、取付治具５５の各辺の周辺部には、反転治具５７を取り付けるための貫通孔５５１が形成されている。
【００２２】
図４に、反転治具５７の斜視図を示す。図４に示すように、反転治具５７は、基板Ｗを保持する多角形の板状の部材であり、心棒５７１と、上面板５７５と、下面板５７３と、ヒンジ５７７と、固定子５７９と、ゼネバ５８１とを備えて構成される。
【００２３】
上面板５７５、下面板５７３は、基板Ｗをはめ込んで保持するための開口部５８３が複数形成された板状の部材である。例えば、上面板５７５及び下面板５７３は台形の形状をし、開口部５８３は、円形である。これらの部材は、重ね合わせたとき互いの開口部５８３が一致するようにヒンジ５７７により接続される。
【００２４】
固定子５７９は、下面板５７３に取り付けられる部材で、一方向に回すことで、重ね合わせた上面板５７５及び下面板５７３を離れないように固定する。また、他方向に回すことで、下面板５７３と重ね合わせた上面板５７５を下面板５７３から離すことができる。
【００２５】
心棒５７１は、下面板５７３に固定され、下面板５７３の上辺と下辺の中点を結ぶ直線に沿って伸びる、下面板５７３と一体になった棒状の部材である。心棒５７１の両端は、下面板５７３の上辺側、下辺側から飛び出ており、下辺側の一端にゼネバ５８１を備える。
【００２６】
上記の構成により、基板Ｗが開口部５８３に保持され、上面板５７５及び下面板５７３を重ね合わせられる。そして、固定子５７９により、重ね合わされた上面板５７５と下面板５７３とが離れないように固定される。
【００２７】
反転治具５７の取付治具５５への取り付け方について、図５を参照して説明する。図５に示すように、反転治具５７と一体となっている心棒５７１の上辺側の一端が取付治具５５に形成された貫通孔５５１を挿通し、取付ピン５８５により、この一端が回転可能に固定される。取付治具５５には、４枚の反転治具５７を取り付けるが、これら４枚の反転治具５７がそれぞれ反転しても互いに干渉しないように、反転治具５７を取付治具５５に対し、斜めに取り付ける。
【００２８】
アーム７０は、反転治具５７を反転させるための器具であり、真空チャンバー１０の室内に配置される。アーム７０は、図５に示すように、Ｌ字部７１と伸縮部７３とから構成される。伸縮部７３は、一端がＬ字部７１の一端に固定され、他端がアーム駆動機構８３（図１）に固定された棒状の部材である。アーム駆動機構８３は、制御部１００の制御により、伸縮部７３を反転治具５７の方向へ向かってＬ字部７１がゼネバ５８１と係合するまで伸縮させる。
【００２９】
Ｌ字部７１は、Ｌ字型の部材であり、一端が伸縮部７３の先端に回転可能に固定される。伸縮部７３の伸縮により、Ｌ字部７１の先端がゼネバ５８１の溝と係合する。そして、アーム駆動機構８３は、制御部１００の制御により、ゼネバ５８１と係合したＬ字部７１を、伸縮部７３に固定された一端を中心として回転させる。反転治具５７の一方の面の基板Ｗが成膜された後、ゼネバ５８１と係合したＬ字部７１が１８０度回転することにより、反転治具５７が反転する。
【００３０】
図６に、本実施形態に係る真空蒸着装置１の上面図を示す。図６に示すように、８つの基板ホルダ５０は、蒸着源４０を中心とした円に沿って等間隔で真空チャンバー１０の天井に固定される。また、基板ホルダ５０の支持する４つの反転治具５７のうち１つが、蒸着源４０と所定の角度で対向するように、ロッド５１と天井とのなす角度が調節されて固定される。
【００３１】
基板ホルダ５０が８つあるのに対し、アーム７０は１つしかないから、８つの基板ホルダ５０を全て反転させるにはアーム７０と係合する位置まで、各基板ホルダ５０を公転させる必要がある。そこで、ホルダ公転機構８５は、制御部１００の制御により、図６のように配置された回転ホルダ５０を、それぞれの位置関係を維持しつつ、蒸着源４０の周囲を公転させる。また、ホルダ公転機構８５は成膜時に基板ホルダ５０を所定の回転速度で公転させるための機構でもある。
【００３２】
制御部１００は、真空蒸着装置１を制御する制御装置であり、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０５と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３とを備えて構成される。この制御部１００は、給気機構１１と、排気機構１３と、ヒータ３０と、ホルダ回転機構８１と、アーム駆動機構８３と、ホルダ公転機構８５と、装置内の各種の機器とを制御する。
【００３３】
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０５に格納されたプログラムを読み出して繰り返し実行する。
【００３４】
ＲＯＭ１０５は、真空蒸着プログラムを含む真空蒸着装置１の制御プログラムと、膜厚設定値Ｔｓ（ｎｍ）と、を格納する。膜厚設定値Ｔｓ（ｎｍ）は、基板ホルダ５０の保持する基板Ｗに成膜される膜厚の設定値である。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１のワークエリアとして機能する。
【００３５】
上記の構成により、基板Ｗが保持された反転治具５７と、この反転治具５７を４つ支持する基板ホルダ５０が８つ、真空チャンバー１０内に配置される。また、蒸着源４０が真空チャンバー１０内に設置される。そして、排気機構１３により真空チャンバー１０内が真空引きされ、シャッタ６０を閉じた状態でヒータ３０により蒸着源４０が加熱される。
【００３６】
反転治具５７上の基板Ｗが蒸着源４０に対向するように、ホルダ回転機構８１が取付治具５５を回転させると、ホルダ公転機構８５が所定の回転速度で公転し、シャッタ６０が開いて真空蒸着が開始される。そして、蒸着源４０に対向する基板Ｗに蒸着粒子が堆積することにより、基板Ｗが成膜される。一面の成膜が終了するとシャッタ６０が閉じ、ヒータ３０およびホルダ公転機構８５が停止される。一方の面が成膜された反転治具５７はアーム７０により反転される。さらに、ホルダ公転機構８５は、８つの基板ホルダ５０を、蒸着源４０を中心として公転させる。
【００３７】
次に、真空蒸着装置１の動作について図７〜図１３を参照して詳細に説明する。
【００３８】
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０５から、真空蒸着装置１の制御プログラムを読み出して実行する。そして、ユーザの操作等に応答して、真空蒸着装置１の制御プログラムのメインフローの中で真空蒸着プログラムを読み出して、例えば、周期的なタイマ割込などにより、繰り返し実行する。
【００３９】
図７に真空蒸着処理のフローチャートを示す。まず、反転治具５７に基板Ｗを保持させ、蒸着源４０および基板ホルダ５０を配置する。実施例では作業員が基板および蒸着源を配置するものとするが、ＣＰＵ１０１が、図示しないロボット等の制御により、蒸着源４０を真空チャンバー１０内に配置させ、基板Ｗを保持する基板ホルダ５０を配置させてもよい。そして、ＣＰＵ１０１は、ホルダ回転機構８１に回転を指示する回転信号を送信することで、反転治具５７の一面が蒸着源４０と対向するように基板ホルダ５０を回転させる（ステップＳ１）。
【００４０】
ＣＰＵ１０１は、排気機構１３に運転を指示する運転信号を送信し、真空チャンバー１０内を、例えば１０-3〜１０-5Ｐａ程度の真空にさせる（ステップＳ３）。
【００４１】
続いてＣＰＵ１０１は、成膜面数Ｎｆを０で初期化する（ステップＳ５）。この成膜面数Ｎｆは、膜厚設定値Ｔｓ以上の膜厚に成膜された、反転治具５７の面の数を意味する。
【００４２】
ＣＰＵ１０１は、基板ホルダ回転処理を開始する（ステップＳ７）。基板ホルダ回転処理のフローチャートを図８に示す。基板ホルダ回転処理は、基板ホルダ５０自身を回転させる処理である。基板ホルダ回転処理後、反転治具５７の一面が蒸着源４０に対向して固定されるようにロッキングホイール５３のピンとゼネバ５１１の溝とを係合する。ＣＰＵ１０１は、シャッタ６０を閉じ、ヒータ３０に加熱を開始させる開始信号を送信することで、蒸着源４０を加熱させる。続いて、ホルダ公転機構８５に回転を指示する成膜用公転信号を送信することで、基板ホルダ５０を所定の回転速度で公転させる。ＣＰＵ１０１は、蒸着源４０が所定の蒸発温度に到達したことを確認し、シャッタ６０を開いて基板Ｗに蒸着粒子を堆積させる（ステップＳ７０）。
【００４３】
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０５から膜厚設定値Ｔｓ（ｎｍ）を読み出し、図示しない膜厚計により、蒸着源４０に対向する基板Ｗの膜厚を測定する。ＣＰＵ１０１は、蒸着源４０に対向する基板Ｗの膜厚が膜厚設定値Ｔｓ（ｎｍ）以上であるか否かを判別する（ステップＳ７１）。基板Ｗの膜厚が膜厚設定値Ｔｓ（ｎｍ）以上であると判別された場合（ステップＳ７１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、シャッタ６０に蒸着粒子の遮蔽を指示する駆動信号を送信することで、シャッタ６０を閉じさせる。続いて、ヒータ３０に加熱の停止を指示する停止信号を送信することで、加熱を停止させ、ホルダ公転機構８５に回転の停止を指示する停止信号を送信することで公転を停止させる（ステップＳ７２）。ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３から成膜面数Ｎｆを読み出し、成膜面数Ｎｆが７であるか否かを判別する（ステップＳ７３）。成膜面数Ｎｆが７であると判別された場合（ステップＳ７３：ＹＥＳ）、７枚の面が成膜された後に８枚目の面が成膜された状態、即ち基板ホルダ５０の保持する全ての基板Ｗが成膜された状態である。この場合、ＣＰＵ１０１は、真空蒸着処理に戻り、次のステップＳ９に移行する。
【００４４】
成膜面数Ｎｆが７でないと判別された場合（ステップＳ７３：ＮＯ）、ＣＰＵ１０１は、ホルダ回転機構８１に、回転を指示する回転信号を送信することにより、各基板ホルダ５０を９０度回転させる。基板ホルダ５０を９０度回転させることにより、ＣＰＵ１０１は成膜されていない基板Ｗを蒸着源４０と対向させる。そして、成膜面数Ｎｆに１を加算する（ステップＳ７５）。
【００４５】
続いてＣＰＵ１０１は、成膜面数Ｎｆが２以上、且つ５以下であるか否かを判別する（ステップＳ７７）。成膜面数Ｎｆが２以上、且つ５以下であると判別された場合（ステップＳ７７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は基板反転処理を実行する（ステップＳ７９）。成膜面数Ｎｆが1以下、又は６以上と判別された場合（ステップＳ７７：ＮＯ）或いはステップＳ７９の後、ＣＰＵ１０１はステップＳ７０に戻る。
【００４６】
基板反転処理（ステップＳ７９）は各基板ホルダ５０の反転治具５７を反転させる処理である。各基板ホルダ５０は４枚の反転治具５７を保持しており、４枚のうち蒸着源４０に対向する反転治具５７上の基板Ｗに薄膜が形成される。一方、真空チャンバー１０の壁面から伸びるアーム７０は、蒸着源４０に対向する反転治具５７と向かい合う反転治具５７を、成膜が終わったものから順に４枚反転させる。１枚目と２枚目の反転治具５７が成膜されている間（Ｎｆ＜２）、アーム７０と係合する位置の反転治具５７は成膜されていないから、アーム７０は反転治具５７を反転する必要は無い。また、反転治具５７を４枚反転し終わった後（Ｎｆ＞５）、アーム７０は反転治具５７を反転する必要は無くなる。
【００４７】
図９に基板反転処理（ステップＳ７９）のフローチャートを示す。ＣＰＵ１０１は、アーム７０に反転治具５７の反転を指示する反転信号を送信することで、反転治具５７を反転させる。そして、ＣＰＵ１０１は、ホルダ公転機構８５に、基板ホルダ５０の公転を指示する反転処理用公転信号を送信することで、蒸着源４０を中心とした基板ホルダ５０の公転を開始させる（ステップＳ７９１）。
【００４８】
ＣＰＵ１０１は、８つの基板ホルダ５０が４５度公転したか否かを判別する（ステップＳ７９３）。基板ホルダ５０は、蒸着源４０を中心として等間隔で８つ配置されているので４５度公転することで、各基板ホルダ５０は、公転前に隣の基板ホルダ５０が配置されていた位置へ移動する。基板ホルダ５０が４５度公転したと判別された場合（ステップＳ７９３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、アーム７０に反転信号を送信することで、反転治具５７を反転させる（ステップＳ７９５）。そして、８つの基板ホルダ５０が、公転を開始した位置から３１５度公転したか否かを判別する（ステップＳ７９７）。各基板ホルダ５０が３１５度公転したときに、８つの基板ホルダ５０全ての反転治具５７が全て反転した状態となる。基板ホルダ５０が４５度公転していないと判別された場合（ステップＳ７９３：ＮＯ）又は、公転を開始した位置から３１５度公転していないと判別された場合（ステップＳ７９７：ＮＯ）、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ７９３に戻る。基板ホルダ５０が、公転を開始した位置から３１５度公転したと判別された場合（ステップＳ７９７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、反転処理用公転信号を停止し（ステップＳ７９９）、ステップＳ７０に戻る。
【００４９】
基板反転処理（ステップＳ７９）により、ＣＰＵ１０１は、８つの基板ホルダ５０の全てについて、基板ホルダ５０がそれぞれ備える４枚の反転治具５７のうち１枚を反転させることができる。
【００５０】
図７に戻り、基板回転処理（ステップＳ７）を実行した後、ＣＰＵ１０１は、給気機構１１に運転開始を指示する運転信号を送信することで、真空チャンバー１０内への空気の供給を開始させる（ステップＳ９）。基板Ｗと蒸着源４０とを真空チャンバー１０の外部に取り出して（ステップＳ１１）真空蒸着処理を終了し、ＣＰＵ１０１はメインフローに戻る。
【００５１】
上記の構成により、ＣＰＵ１０１は、基板ホルダ５０の保持する４枚の反転治具５７のそれぞれを、基板ホルダ５０の回転により、蒸着源４０に対向させる（ステップＳ７５）。そして、反転治具５７の一面が成膜された場合（ステップＳ７１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、８つの基板ホルダ５０のそれぞれの反転治具５７を反転させる（ステップＳ７９）。
【００５２】
真空蒸着装置１の動作の一例について、図１０〜図１５を参照して説明する。基板ホルダ５０は８つ設置されるが、そのうちの１つを図１０〜図１５に図示する。また、以下では蒸着中の基板ホルダの公転動作、シャッタ６０の開閉動作、およびヒータ３０のＯＮ／ＯＦＦ動作の説明を省略する。基板ホルダ５０の４枚の反転治具５７の保持する基板Ｗのうち、最初に蒸着源４０に対向する面を表面Ｗ１、その裏面をＷ１Ｒとする。基板ホルダ５０は、上述したようにホルダ回転機構８１により、ロッド５１の伸びる方向から見て反時計回りに回転する。そして、基板ホルダ５０の回転により、２、３、４番目に蒸着源４０と対向する基板の表面をＷ２、Ｗ３、Ｗ４とし、それぞれの裏面をＷ２Ｒ、Ｗ３Ｒ、Ｗ４Ｒとする。
【００５３】
ＣＰＵ１０１は、図１０（ａ）に示すように、基板Ｗを保持する基板ホルダ５０と蒸着源４０とを真空チャンバー１０内に配置させる（ステップＳ１）。そして、ＣＰＵ１０１は真空チャンバー１０内を真空にする（ステップＳ３）。ＣＰＵ１０１は、成膜面数Ｎｆの初期値を０にし、真空蒸着を開始させる。
【００５４】
図１０（ｂ）に示すように、真空蒸着により、表面Ｗ１に形成される薄膜の膜厚が膜厚設定値Ｔｓ以上となった（成膜された）場合（ステップＳ７１：ＹＥＳ）、Ｎｆが０であり（ステップＳ７３：ＮＯ）、まだ成膜されていない面がある。この場合、ＣＰＵ１０１は、基板ホルダを９０度回転させ、Ｎｆに１を加算する（ステップＳ７５）。
【００５５】
図１０（ｃ）に示すように、基板ホルダ５０の回転により、表面Ｗ２が蒸着源４０と対向する。このとき、Ｎｆは１であり（ステップＳ７７：ＮＯ）、アーム７０と係合する反転治具５７の保持する基板Ｗの表面Ｗ３、裏面Ｗ３Ｒはまだ成膜されていない。このため、反転治具５７は反転されない。
【００５６】
図１１（ａ）に示すように、表面Ｗ２が成膜された場合（ステップＳ７１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、Ｎｆが１であるから（ステップＳ７３：ＮＯ）、基板ホルダ５０を９０度回転させ、Ｎｆに１を加算する（ステップＳ７５）。
【００５７】
図１１（ｂ）に示すように、基板ホルダ５０の回転により、表面Ｗ３が蒸着源４０と対向する。Ｎｆが２であるから（ステップＳ７７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、アーム７０の制御によりＷ１が成膜された反転治具５７を反転する（ステップＳ７９１）。他の７つの基板ホルダ５０の保持する反転治具５７についても、ＣＰＵ１０１は、基板ホルダ５０を４５度公転させるごとに反転させる（ステップＳ７９５）。
【００５８】
図１１（ｃ）に示すように、表面Ｗ３が成膜されたことに応答して、ＣＰＵ１０１は基板ホルダ５０を回転させる（ステップＳ７５）。図１２（ａ）に示すように、ＣＰＵ１０１は、Ｗ２が成膜された反転治具５７を反転させる（ステップＳ７９）。
【００５９】
図１２（ｂ）に示すように、表面Ｗ４が成膜されたことに応答して、ＣＰＵ１０１は基板ホルダ５０を回転させる（ステップＳ７５）。図１２（ｃ）に示すように、ＣＰＵ１０１は、Ｗ３が成膜された反転治具５７を反転させる（ステップＳ７９）。
【００６０】
図１３（ａ）に示すように、裏面Ｗ１Ｒが成膜されたことに応答して、ＣＰＵ１０１は基板ホルダ５０を回転させる（ステップＳ７５）。図１３（ｂ）に示すように、ＣＰＵ１０１はＷ４が成膜された反転治具５７を反転させる（ステップＳ７９）。
【００６１】
図１３（ｃ）に示すように、ＣＰＵ１０１は裏面Ｗ２Ｒが成膜されたことに応答して、ＣＰＵ１０１は基板ホルダ５０を回転させる（ステップＳ７５）。図１４（ａ）に示すように、ＣＰＵ１０１は表面Ｗ３Ｒを蒸着源４０に対向させる。このとき、Ｎｆが６であり（ステップＳ７７：ＮＯ）、アーム７０と係合する反転治具５７の表面Ｗ１、裏面Ｗ１Ｒは両面とも成膜されている。このため、反転治具５７は反転されない。
【００６２】
図１４（ｂ）に示すように、ＣＰＵ１０１は裏面Ｗ３Ｒが成膜されたことに応答して、ＣＰＵ１０１は基板ホルダ５０を回転させる（ステップＳ７５）。図１４（ｃ）に示すように、ＣＰＵ１０１は裏面Ｗ４Ｒを蒸着源４０に対向させ、裏面Ｗ４Ｒが成膜される。
【００６３】
図１５に示すように、全ての基板Ｗの両面が成膜されたので（ステップＳ７３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、給気機構１１に真空チャンバー１０内へ空気を供給させ（ステップＳ９）、基板Ｗと蒸着源４０とを取り出させる（ステップＳ１１）。
【００６４】
上述したように、基板ホルダ５０が基板Ｗを保持する面を４面備え、且つ各面を反転させる構成とすることで、１バッチで基板Ｗを８面成膜することができる。本実施形態に係る基板ホルダ５０を設置するには、反転するだけの板状の基板ホルダや、反転しない３角柱型の基板ホルダと比較して、真空チャンバー１０内のスペースを大きくする必要がある。しかし、従来の基板ホルダより、１バッチ毎の成膜面数がかなり大きくなるので、全体として成膜効率が向上する。
【００６５】
（実施形態２）
本発明の実施形態２に係る真空蒸着装置について詳細に説明する。図１６は、本実施形態に係る真空蒸着装置１ｂの構成図である。真空蒸着装置１ｂは、図１６に示すように、基板ホルダ５０の代わりに基板ホルダ５０ｂを備える他は、実施形態１に係る真空蒸着装置１と同様の構成である。また、真空蒸着装置１ｂの動作は、真空蒸着装置１と同様である。
【００６６】
図１７（ａ）は、基板ホルダ５０ｂの斜視図である。図１７（ａ）に示すように、基板ホルダ５０ｂは、反転治具５７の形状を台形でなく長方形とした以外は、実施形態１に係る基板ホルダ５０と同様の構成である。図１７（ｂ）は、基板ホルダ５０ｂをロッド５１の方向から見た上面図である。
【００６７】
基板ホルダ５０ｂは、図１６に示すように、真空チャンバー１０の天井部とロッド５１とが垂直になるように真空チャンバー１０の天井部に固定することができる。このため、実施形態１に係る基板ホルダ５０と比較して、真空チャンバー１０内の空間を効率よく使用することができる。
【００６８】
（実施形態３）
本発明の実施形態３に係る真空蒸着装置について詳細に説明する。本実施形態に係る真空蒸着装置は、反転治具５７を反転治具５７ｂに置き換えた以外は、実施形態２に係る真空蒸着装置と同じ構成である。
【００６９】
図１８に、本実施形態に係る反転治具５７ｂの正面図を示す。図１８（ａ）は、基板Ｗを保持させる前の反転治具５７ｂの正面図である。反転治具５７ｂは、図１８（ａ）に示すように、心棒５７１と、ゼネバ５８１と、上板５８３ａと、下板５８３ｂと、連結板５８５ａ、５８５ｂ、５８５ｃとを備えて構成される。
【００７０】
上板５８３ａ、下板５８３ｂは、取付治具５５の一辺と同じ長さの辺を備える長方形の板状の部材である。連結板５８５ａ、５８５ｂ、５８５ｃは、上板５８３ａと下板５８３ｂとを接続する長方形の板状の部材である。上板５８３ａと下板５８３ｂとの中央部が、連結板５８５ｂにより連結され、上板５８３ａと下板５８３ｂと両端部が、連結板５８５ａ、５８５ｃにより連結される。連結板５８５ａと５８５ｂとの間、及び連結板５８５ｂと５８５ｃとの間に、長方形の基板Ｗを保持することができるように、連結板５８５ａ、５８５ｂ、５８５ｃの側面には溝が形成され、この溝を貫通するピン穴５８７ａが複数形成されている。側部に穴の開いた長方形の基板Ｗを、基板Ｗの穴とピン穴５８７ａとが一致するように保持し、ビス５８７ｂで基板Ｗを反転治具５７に固定する。図１８（ｂ）に、基板Ｗを保持させた反転治具５７ｂを示す。図１８（ｂ）に示すように、例えば反転治具５７ｂは、８枚の基板Ｗを保持する。
【００７１】
本実施形態に係る反転治具５７ｂを使用することで、上板５８３ａと、下板５８３ｂと、連結板５８５ａ、５８５ｂ、５８５ｃとで形成された枠内に長方形の基板Ｗを効率よく保持することができる。
【００７２】
（実施形態４）
本発明の実施形態４に係る真空蒸着装置について詳細に説明する。図１９は、本実施形態に係る真空蒸着装置１ｃの構成図である。真空蒸着装置１ｃは、図１９に示すように、マスク板９０を備え、基板ホルダ５０の代わりに基板ホルダ５０ｃを備え、アーム７０と、ホルダ公転機構８５と、アーム駆動機構８３とを備えない他は、実施形態１に係る真空蒸着装置１と同様の構成である。また、真空蒸着装置１ｃの動作は、真空蒸着装置１と同様である。
【００７３】
図２０は、基板ホルダ５０ｃの斜視図である。図２０に示すように、基板ホルダ５０ｃは、円筒形状の部材であり、側面に円筒の伸びる方向に沿って一列に並んだ複数の基板保持部５１ｃを、等間隔で複数列備える。この基板保持部５１ｃに基板Ｗを固定することで、基板Ｗを保持する。また、この基板ホルダ５０ｃは、ホルダ回転機構８１により、円周方向に沿って回転する。
【００７４】
図２１に真空蒸着装置１ｃの上面図を示す。図２１に示すように、８つの基板ホルダ５０ｃが蒸着源４０を中心として等間隔で配置される。マスク板９０は、複数枚の板から構成される部材であり、各基板ホルダ５０ｃの備える基板Ｗの一列のみが蒸着源４０と対向するように、隣り合う板の間にスリットが形成されるように配置される。このスリットを通過して、蒸着粒子が基板Ｗの１列に堆積する。
【００７５】
図２２に示すように、真空蒸着装置１ｃで実行される真空蒸着処理は、ステップＳ５、Ｓ７を、ステップＳ５ｃ、Ｓ７ｃに置き換えた以外は、真空蒸着装置１で実行される真空蒸着処理と同様である。
【００７６】
ＣＰＵ１０１は、排気機構１３に真空チャンバー１０内を真空にさせ（ステップＳ３）、成膜列数Ｎｒを０で初期化する（ステップＳ５ｃ）。この成膜列数Ｎｒは、膜厚設定値Ｔｓ以上の膜厚に成膜された、基板ホルダ５０ｃの列の数を意味する。基板ホルダ５０ｃは、例えば１２の列を備える。この場合、成膜列数Ｎｒは最大で１１である。
【００７７】
図２３に真空蒸着装置１ｃで実行される基板ホルダ回転処理（ステップＳ７ｃ）を示す。基板ホルダ回転処理は、基板ホルダ５０ｃ自身を回転させ、基板ホルダ５０ｃの保持する基板Ｗ全てを成膜する処理である。
【００７８】
ＣＰＵ１０１は、ヒータ３０を加熱し、所定の蒸発温度に到達した後シャッタ６０を開き（ステップＳ７０ｃ）、ＲＯＭ１０５から膜厚設定値Ｔｓ（ｎｍ）を読み出してＲＡＭ１０３に格納する。そして、蒸着源４０に対向する基板Ｗが成膜されたか否かを判別する（ステップＳ７１ｃ）。基板Ｗが成膜されたと判別された場合（ステップＳ７１ｃ：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、シャッタ６０を閉じヒータ３０を停止する（ステップＳ７２ｃ）。基板Ｗが成膜されていないと判別された場合（ステップＳ７１ｃ：ＮＯ）、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ７０ｃに戻る。ステップＳ７１ｃの後、ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３から成膜列数Ｎｆを読み出し、成膜列数Ｎｒが１１であるか否かを判別する（ステップＳ７３ｃ）。成膜列数Ｎｒが１１であると判別された場合（ステップＳ７３ｃ：ＹＥＳ）、１２列分の基板Ｗが成膜された状態、即ち基板ホルダ５０ｃの保持する全ての基板Ｗが成膜された状態である。この場合、ＣＰＵ１０１は、真空蒸着処理に戻り、次のステップＳ９に移行する。
【００７９】
成膜列数Ｎｒが１１でないと判別された場合（ステップＳ７３ｃ：ＮＯ）、ＣＰＵ１０１は、ホルダ回転機構８１に回転信号を送信することで、基板ホルダ５０ｃを３０度回転させ、Ｎｒに１を加算する（ステップＳ７５ｃ）。基板ホルダ５０を３０度回転させることにより、ＣＰＵ１０１は成膜されていない基板Ｗを蒸着源４０と対向させる。ステップＳ７５ｃの後、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ７０ｃの処理に戻る。
【００８０】
上述のように、基板ホルダ５０ｃを円筒形状とすることで、実施形態１又は２に係る基板ホルダよりも、必要なスペースは大きくなるが、 より多数の基板Ｗを１バッチで成膜することができる。
【００８１】
なお、第１〜第３実施例では、ゼネバ５８１とアーム７０とを係合させ、アーム７０の回転により反転治具５７を反転させているが、取付治具５５にモータを備えるなど、他の反転機構を使用してもよい。
【００８２】
取付治具５５や反転治具５７の形状や構造は、第１〜第３実施形態に示した形状に限られない。基板を保持する部材と、基板を保持する治具を複数保持する部材と、これらの部材を回転させて全ての基板の両面を成膜できる構成であれば、部材の形状や構造は問わない。
【００８３】
第１〜第３実施形態では、４枚の反転治具５７を備えた基板ホルダを使用しているが、より多数の反転治具５７を備え、且つ各面を反転させる構成としてもよい。
【００８４】
反転治具５７は、基板ホルダ５０の回転方向と平行な方向に反転させているが、基板ホルダ５０の回転方向と垂直な方向に反転させてもよい。また、反転治具自体を反転させるのでなく、反転治具５７の保持する基板Ｗを個々に反転させる構成としてもよい。
【００８５】
蒸着源４０は、抵抗加熱方式としたが、電子ビーム等他の加熱方式を用いてもよい。
【００８６】
基板ホルダ５０の回転および反転治具５７の反転動作の順序は実施例のフローチャートに限られるものではなく、反転治具５７の各面が蒸着源４０に対向する順序は適宜選択すればよい。
【００８７】
ホルダ公転機構８５は成膜時に基板ホルダ５０を所定の回転速度で公転させるものとしたが、成膜時の公転は省略してもよい。
【００８８】
第２〜第４実施形態の基板ホルダ５０ｂ、５０ｃは、真空チャンバー１０の天井部とロッド５１とが垂直になるように配置したが、真空チャンバー１０の天井部とロッド５１とが平行になるように配置してもよい。
【００８９】
上述の実施形態では、真空蒸着装置に、本発明を適用した場合について説明したが、スパッタリング装置やイオンプレーティング装置など、他の成膜装置にも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施形態１に係る真空蒸着装置の構成図である。
【図２】（ａ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの上面図である。
【図３】（ａ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転機構を説明するための図である。（ｂ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転機構を説明するための図である。（ｃ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転機構を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る反転治具の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る取付治具と反転治具との斜視図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る真空蒸着装置の上面図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る真空蒸着処理のフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態１に係る基板ホルダ回転処理のフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態１に係る基板反転処理のフローチャートである。
【図１０】（ａ）本発明の実施形態１に係る基板の成膜を説明するための図である。（ｂ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転を説明するための図である。（ｃ）本発明の実施形態１に係る基板の成膜を説明するための図である。
【図１１】（ａ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転を説明するための図である。（ｂ）本発明の実施形態１に係る反転治具の反転を説明するための図である。（ｃ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転を説明するための図である。
【図１２】（ａ）本発明の実施形態１に係る反転治具の反転を説明するための図である。（ｂ）本発明の実施形態１に係る基板の成膜を説明するための図である。（ｃ）本発明の実施形態１に係る反転治具の反転を説明するための図である。
【図１３】（ａ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転を説明するための図である。（ｂ）本発明の実施形態１に係る反転治具の反転を説明するための図である。（ｃ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転を説明するための図である。
【図１４】（ａ）本発明の実施形態１に係る基板の成膜を説明するための図である。（ｂ）本発明の実施形態１に係る基板ホルダの回転を説明するための図である。（ｃ）本発明の実施形態１に係る基板の成膜を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施形態１に係る基板の成膜を説明するための図である。
【図１６】本発明の実施形態２に係る真空蒸着装置の構成図である。
【図１７】（ａ）本発明の実施形態２に係る基板ホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の実施形態２に係る基板ホルダの上面図である。
【図１８】（ａ）本発明の実施形態３に係る基板ホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の実施形態３に係る基板ホルダの上面図である。
【図１９】本発明の実施形態４に係る真空蒸着装置の構成図である。
【図２０】本発明の実施形態４に係る基板ホルダの斜視図である。
【図２１】本発明の実施形態４に係る真空蒸着装置の上面図である。
【図２２】本発明の実施形態４に係る真空蒸着処理のフローチャートである。
【図２３】本発明の実施形態４に係る基板ホルダ回転処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
１ 真空蒸着装置
１０ 真空チャンバー
１１ 給気機構
１３ 排気機構
３０ ヒータ
４０ 蒸着源
５０ 基板ホルダ
５１ ロッド
５１１ ゼネバ
５３ ロッキングホイール
５５ 取付治具
５７ 反転治具
５７１ 心棒
５７３ 下面板
５７５ 上面板
５７７ ヒンジ
５７９ 固定子
５８１ ゼネバ
５８３ 開口部
６０ シャッタ
７０ アーム
７１ Ｌ字部
７３ 伸縮部
８１ ホルダ回転機構
８３ アーム駆動機構
８５ ホルダ公転機構
９０ マスク板
１００ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１０３ ＲＡＭ
１０５ ＲＯＭ
Ｗ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室内に配置され、蒸着源から飛散させた蒸着粒子を堆積させる複数の基板を保持する基板ホルダであって、
複数の開口部を備え、前記複数の開口部のそれぞれに前記複数の基板を保持する複数の板状治具と、
前記複数の板状治具を側面とした多角柱が形成されるように、前記複数の板状治具を保持する保持手段と、
前記複数の板状治具の裏面を前記多角柱の側面に露出させるように、前記複数の板状治具を反転させる反転手段と、
前記多角柱の中心軸を回転軸として、前記複数の板状治具を回転させる回転手段と、
を備えることを特徴とする基板ホルダ。
【請求項２】
成膜室内に配置された蒸着源と、
請求項１に記載の基板ホルダと、
前記蒸着源から飛散させた蒸着粒子を前記基板ホルダが保持する基板上に堆積して成膜する成膜手段と、
を備えることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
前記基板ホルダは、前記蒸着源の蒸発面に対する垂線を中心とする円周上に複数配置されており、
前記垂線を中心軸として前記基板ホルダを公転させる公転手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
成膜室内に配置され、蒸着源から飛散させた蒸着粒子を堆積させる複数の基板を保持する筒型の基板ホルダであって、
前記基板ホルダの筒の延びる方向に沿って複数の基板が複数の列を形成するように、複数の基板を前記基板ホルダの側面に保持する保持手段と、
前記基板ホルダを円周方向に沿って回転させる基板ホルダ回転手段と、
を備えることを特徴とする基板ホルダ。
【請求項５】
成膜室内に配置された蒸着源と、
請求項４に記載の基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された複数列の基板のうち一列が前記蒸着源に対向するようにマスクするマスク手段と、
前記蒸着源から飛散させた蒸着粒子を前記基板ホルダが保持する基板上に堆積して成膜する成膜手段と、
を備えることを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
成膜室内に蒸着源を配置する蒸着源配置ステップと、
複数の板状治具が備える複数の開口部のそれぞれに複数の基板を保持する基板保持ステップと、
前記複数の板状治具を側面とした多角柱が形成されるように、前記複数の板状治具を保持する板状治具保持ステップと、
前記複数の板状治具の裏面を前記多角柱の側面に露出させるように、前記複数の板状治具を反転させる反転ステップと、
前記多角柱の中心軸を回転軸として、前記複数の板状治具を回転させる回転ステップと、
を備えることを特徴とする成膜方法。
【請求項１】
成膜室内に配置され、蒸着源から飛散させた蒸着粒子を堆積させる複数の基板を保持する基板ホルダであって、
複数の開口部を備え、前記複数の開口部のそれぞれに前記複数の基板を保持する複数の板状治具と、
前記複数の板状治具を側面とした多角柱が形成されるように、前記複数の板状治具を保持する保持手段と、
前記複数の板状治具の裏面を前記多角柱の側面に露出させるように、前記複数の板状治具を反転させる反転手段と、
前記多角柱の中心軸を回転軸として、前記複数の板状治具を回転させる回転手段と、
を備えることを特徴とする基板ホルダ。
【請求項２】
成膜室内に配置された蒸着源と、
請求項１に記載の基板ホルダと、
前記蒸着源から飛散させた蒸着粒子を前記基板ホルダが保持する基板上に堆積して成膜する成膜手段と、
を備えることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
前記基板ホルダは、前記蒸着源の蒸発面に対する垂線を中心とする円周上に複数配置されており、
前記垂線を中心軸として前記基板ホルダを公転させる公転手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
成膜室内に配置され、蒸着源から飛散させた蒸着粒子を堆積させる複数の基板を保持する筒型の基板ホルダであって、
前記基板ホルダの筒の延びる方向に沿って複数の基板が複数の列を形成するように、複数の基板を前記基板ホルダの側面に保持する保持手段と、
前記基板ホルダを円周方向に沿って回転させる基板ホルダ回転手段と、
を備えることを特徴とする基板ホルダ。
【請求項５】
成膜室内に配置された蒸着源と、
請求項４に記載の基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された複数列の基板のうち一列が前記蒸着源に対向するようにマスクするマスク手段と、
前記蒸着源から飛散させた蒸着粒子を前記基板ホルダが保持する基板上に堆積して成膜する成膜手段と、
を備えることを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
成膜室内に蒸着源を配置する蒸着源配置ステップと、
複数の板状治具が備える複数の開口部のそれぞれに複数の基板を保持する基板保持ステップと、
前記複数の板状治具を側面とした多角柱が形成されるように、前記複数の板状治具を保持する板状治具保持ステップと、
前記複数の板状治具の裏面を前記多角柱の側面に露出させるように、前記複数の板状治具を反転させる反転ステップと、
前記多角柱の中心軸を回転軸として、前記複数の板状治具を回転させる回転ステップと、
を備えることを特徴とする成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００８−２４０１０５（Ｐ２００８−２４０１０５Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８４８３５（Ｐ２００７−８４８３５）
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（０００１４６００９）株式会社昭和真空 (72)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（０００１４６００９）株式会社昭和真空 (72)
【Ｆターム（参考）】
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