成膜装置
【課題】塊状に変容した蒸着材料の残滓を複雑な機構や専用のアクチュエータを用いることなく、自動的に簡便に除去する。
【解決手段】リング状のターンテーブル５の上面に円環状の溝７を形成する。供給装置１２により溝７の中に顆粒状の蒸着材料１０を一定量ずつ供給する。ターンテーブル５を回転させ、エリア５ｂに供給された蒸着材料１０を蒸発位置Ｂで蒸発させ成膜を行う。一層目の成膜の後、ターンテーブル５を回転させ、エリア５ｂを休止位置Ｃに移動する。蒸発位置Ｂと休止位置Ｃとの間に、ターンテーブル５の移動路を横切るようにトラップ手段２４が設けられ、櫛歯状に並列させた複数本のアーム２５が塊状になった材料残滓をターンテーブル５の上から排除する。
【解決手段】リング状のターンテーブル５の上面に円環状の溝７を形成する。供給装置１２により溝７の中に顆粒状の蒸着材料１０を一定量ずつ供給する。ターンテーブル５を回転させ、エリア５ｂに供給された蒸着材料１０を蒸発位置Ｂで蒸発させ成膜を行う。一層目の成膜の後、ターンテーブル５を回転させ、エリア５ｂを休止位置Ｃに移動する。蒸発位置Ｂと休止位置Ｃとの間に、ターンテーブル５の移動路を横切るようにトラップ手段２４が設けられ、櫛歯状に並列させた複数本のアーム２５が塊状になった材料残滓をターンテーブル５の上から排除する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着やイオンプレーティング等により基板表面に薄膜を形成する成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空蒸着やイオンプレーティングで薄膜形成を行う成膜装置は、薄膜の素材となる蒸着材料を高真空にした真空槽の内部で加熱して蒸散させ、レンズなどの基板の表面に所望の光学特性をもった薄膜を形成する際に用いられている。こうした成膜装置では、成膜済みの基板を真空槽から取り出して新規な基板を真空槽内にセットし、また蒸着材料の供給などのために真空槽を大気圧までリークすると、再び高真空になるまで真空槽を排気しなければならず稼働効率が低下する。
【０００３】
そこで、真空槽の全体を大気圧にリークしなくても基板の交換ができるように、個別に排気が可能な一対の予備室をシャッタを介して真空槽に連設し、これらの予備室を成膜済み基板の収容室と新たな基板をセットする際の準備室として用いられるようにしておき、シャッタの開閉に応じて適宜に真空槽に連通させて基板の入れ替えができるようにするなどの工夫がなされている。また、蒸着材料の供給に関しても、真空槽内に供給装置を組み込んで真空槽をリークすることなく蒸着材料の供給が可能な装置も例えば特許文献１、２などで知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−９７８５１号公報
【特許文献２】特開２００６−２８６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、真空槽を大気圧までリークすることなく成膜作業を長時間継続することが可能となっているが、最近では蒸着材料として顆粒状のものが用いられてきている。例えば、反射防止膜用の透明な高屈折率層に適した蒸着材料として、ＴｉＯ２とＺｒＯ２や、ＺｒＯ２とＴａ２Ｏ５との混合材料等が知られている。これらの蒸着材料は直径２ｍｍ程度の顆粒状で、自動供給装置で定量供給を行う上で扱いやすいという利点がある。
【０００６】
ところが、顆粒状の蒸着材料を蒸着のために例えば電子ビームの照射で加熱すると、電子ビームの照射範囲で顆粒状の蒸着材料が溶融し、その溶融範囲を徐々に広げながら蒸着材料が蒸散して成膜が行われるが、るつぼ内で溶融した蒸着材料が表面に細かい凹凸をもった塊状、例えば厚みが２〜３ｍｍで外径が２０〜３０ｍｍ程度の円板状に固まった残滓となって残る。特に蒸着材料が気化温度や昇華温度が異なる二種類以上の材料を混合したものである場合、塊状の残滓となった蒸着材料の成分組成が当初のものと異なっていることが多く、引き続き次の成膜のためにこの材料残滓が用いられると、蒸着して得られる薄膜の光学的性質、例えば屈折率の値が不安定になるという問題がある。
【０００７】
これを解決するには、特許文献２記載のように、材料の供給位置から蒸発位置へと循環式に移動するターンテーブルを利用し、その上に蒸着材料を収納した容器を順次に供給して蒸着に用い、そして蒸着後には容器ごと順次に除去し、容器内に残った材料は廃棄してしまえばよい。この方式は、顆粒状であっても蒸着材料を容器単位で扱うことができ、またカートリッジ式に容器ごと蒸着材料の供給・除去を行うことが可能とあるが、容器の移載のために特別な駆動装置を必要とし、設備コストが高くなる。また、容器内には未だ使用できる蒸着材料が少なからず残っているのがほとんどであるため、蒸着材料の無駄も多くなってランニングコストの面でも不利である。
【０００８】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、薄膜の光学品質が蒸着材料の残滓によって悪影響を受けることがなく、しかも設備的コストを抑えるとともに蒸着材料も無駄なく有効に使用できるようにした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】
本発明は上記目的を達成するために、顆粒状の蒸着材料の供給を受ける供給位置を経て、前記供給位置で供給された蒸着材料を加熱して蒸発させる蒸発位置へと移動するように回転するターンテーブルが真空槽内に設けられ、前記真空槽内に予めセットされた基板の表面に前記蒸発位置で蒸発させた蒸着材料により薄膜を形成する成膜装置において、前記蒸発位置を経て供給位置に向かう前記ターンテーブルの移動区間内に前記ターンテーブルの移動路を横切るように、そして先端部がターンテーブルの移動方向の上流側に向けられ後端部がターンテーブルの下流側に向けられるとともに、前記先端部がターンテーブルの上面に近接し前記後端部に向かって登り傾斜となったガイド面を有するトラップ手段が設けられる。前記ターンテーブルとともに移動してくる顆粒状の蒸着材料は前記トラップ手段の先端部を通過してターンテーブル上に残され、かつ前記蒸発位置で溶融して顆粒状から塊状に変容した材料残滓はターンテーブルの移動とともに前記トラップ手段の先端部からガイド面に掬い上げられてターンテーブル上から自動的に排除される。
【００１０】
前記ガイド面に、ターンテーブルの外周側ほどターンテーブルの移動方向下流側に向かう傾斜をつけておくことにより、前記トラップ手段で掬い上げられた塊状の材料残滓をターンテーブルの外周の外に排除することが可能となる。また、トラップ手段の先端部に前記顆粒状の蒸着材料を通過させる櫛歯状の隙間を設けることにより、再使用可能な顆粒状の蒸着材料がターンテーブル上で散逸することを防ぐことができる。さらに、トラップ手段の先端側を、前記ターンテーブルの移動路を横切る方向に並列された複数本のアームで構成することが好ましい。前記ターンテーブルを一定幅のリング形状とし、その上面に一定の幅で円環状の溝を形成してその溝内に顆粒状の蒸着材料を供給するようにし、そして前記トラップ手段の先端部を前記溝の底面に近接させると効果的である。
【００１１】
トラップ手段を可動式に利用することも有効である。トラップ手段をターンテーブルの移動路を横切る方向に延びた軸によって回動自在に支持しておくことによって、ターンテーブルが移動したときにターンテーブルの上面から突出した隆起部からの押圧力で前記軸を中心に前記先端部が持ち上げるようにトラップ手段を回動させることができ、ターンテーブル上で蒸着材料が散逸することを防ぐことができる。さらに、前記隆起部を前記溝内に設け、前記溝内で前記顆粒状の蒸着材料の移動を制限する仕切りとして用いることも可能である。ターンテーブルの外側に回収用の容器を設け、トラップ手段で排除した材料残滓をこの容器に集めるようにしておくのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
成膜を行うときの加熱によって顆粒状から塊状に変容した材料残滓については、複雑な機構や専用のアクチュエータなどを用いることなく、成膜後の蒸発位置から次の供給位置に向かうまでの途中でターンテーブルの移動を利用して自動的に排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】成膜装置の概略図である。
【図２】ターンテーブル及びトラップ装置の外観を示す概略図である。
【図３】トラップ装置の傾斜の方向を示す説明図である。
【図４】トラップ装置の作用説明図である。
【図５】細径のワイヤを用いたトラップ装置を示す外観図である。
【図６】太径のワイヤを用いたトラップ装置を示す外観図である。
【図７】プレート型のトラップ装置の例を示す外観図である。
【図８】図７のトラップ装置の作用説明図である。
【図９】可動式のトラップ装置の外観図である。
【図１０】図９のトラップ装置の作用説明図である。
【図１１】可動式のトラップ装置の別の例を示す外観図である。
【図１２】図１１のトラップ装置の作用説明図である。
【図１３】トラッププレートの別の例を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を用いた成膜装置の一例を示す図１において、真空槽２のベースプレート上にはリング状の台座３、４が固定され、各々の台座３，４によってリング状のターンテーブル５、６がそれぞれの回転中心軸５ｘ，６ｘの回りに回転自在に支持されている。ターンテーブル５，６はそれぞれモータの駆動で個別に回転され、モータあるいはターンテーブル５，６に設けられたロータリエンコーダなどにより例えば１２０°ごとに回転量が監視され、この監視のもとでターンテーブル５，６の回転及び停止制御が行われる。
【００１５】
ターンテーブル５，６には一定幅の円環状の溝７，８が形成され、それぞれの溝７，８の中には顆粒状の蒸着材料１０，１１が供給される。これらの蒸着材料１０，１１を交互に蒸発させ、各々の薄膜を複数層ずつ重ね合わせて反射防止膜を成膜することができる。蒸着材料１０は高屈折率の薄膜層を得るためのもので、例えばＺｒＯ２とＴａ２Ｏ５との混合材料などが用いられる。他方の蒸着材料１１は低屈折率の薄膜層を得るためのもので、例えばＭｇＦ２などが用いられる。
【００１６】
ターンテーブル５には蒸着材料の供給装置１２が組み合わされている。図２に示すように、ターンテーブル５の円周方向に設定されたエリア５ａが供給位置Ａで停止したときに顆粒状になった一定量の蒸着材料１０を溝７の中に供給する。蒸着材料１０が供給された後にターンテーブル５が時計方向に１２０°回転すると、エリア５ａは蒸発位置Ｂに移動し、エリア５ａに後続するエリア５ｃが供給位置Ａに移動して停止する。このように、ターンテーブル５上で１２０°ずつ離れて設定されたエリア５ａ〜５ｃが「るつぼエリア」として機能し、ターンテーブル５の回転によってそれぞれのエリア５ａ〜５ｃは供給位置Ａ、蒸発位置Ｂ、休止位置Ｃと順次に移動する。
【００１７】
他方のターンテーブル６にも同様に１２０°ごとに蒸着材料１１が供給される３個所のエリアが設定されている。しかし、蒸着材料１１はＭｇＦ２一種類であり、しかも目的とする反射防止膜を成膜するにあたり、その使用量は蒸着材料１０と比べて少なくてすむ。したがってターンテーブル６側には補給装置１２は不必要で、真空槽２内が大気圧状態になっている最初の時点で、３個所のエリアにそれぞれ適量の蒸着材料１１を供給しておけばよい。
【００１８】
ターンテーブル５の蒸発位置Ｂには、その外側に電子銃１５が設けられている。図１にも示すように、電子銃１５からは蒸発位置に順次に移動してきたエリア５ａ〜５ｃの蒸着材料１０に電子ビーム１５ａが照射され、蒸着材料１０を蒸発させるエネルギとして用いられる。他方のターンテーブル６についても、その蒸発位置に対応する位置に電子銃１７が設けられ、同様に電子ビームの照射により蒸着材料１１を蒸発させる。
【００１９】
それぞれの蒸発位置には、シャッタ１８，１９が設けられている。これらのシャッタ１８，１９は、電子ビームの照射によってそれぞれの蒸発材料１０，１１が十分に加熱され、安定した蒸発が見込めるようになったときにロータリソレノイドなどの駆動によって開放される。シャッタ１８，１９が開放されると、蒸発位置から蒸発した蒸着材料１０，１１が回転式のドーム２０にセットされた基板ガラス２２に堆積して薄膜が形成される。なお、この実施形態では蒸着材料１０，１１が同時に蒸発されることはなく、したがってシャッタ１８，１９の双方を開放したままで電子銃１５，１７から蒸着材料１０，１１に電子ビームが照射されることはない。
【００２０】
ターンテーブル５の蒸発位置Ｂから供給位置Ａまでの移動区間内に、トラップ装置２４が設けられている。図示の例ではトラップ装置２４が蒸発位置Ｂと休止位置Ｃとの間に設けられているが、休止位置Ｃと一致、あるいは休止位置Ｃと供給位置Ａとの間に設けても差しつかえない。このトラップ装置２４は、支柱２４ａと、この支柱２４ａで支持されたトラップ手段とからなる。トラップ手段は、先端部がターンテーブル５の上面に近接するように延びた複数本のアーム２５を有する可撓性のトラッププレート２６で構成され、複数本のアーム２５は相互間に隙間が形成されるように櫛歯状になっている。アーム２５の先端部は、ターンテーブル５の上面に接触させておいてもよいが、顆粒状の蒸着材料１０の散乱を防ぐため、あるいはターンテーブル５の磨耗を防ぐためには２〜３ｍｍ程度浮かせておいてもよい。
【００２１】
アーム２５の各々には先端部から後端側に向かって登り傾斜がつけられている。また、複数本のアーム２５はターンテーブル５の外周側に近づくほど登り傾斜の折り曲げ位置がターンテーブル５の回転方向下流側に傾けられている。この結果、これらのアーム２５の上面で全体的に形成されるガイド面は、アーム２５の先端部から後端部に向かう登りの傾斜成分のほかに、図３に矢印で示すように、ガイド面に沿って移動する物体をターンテーブル５の外周側に導く傾斜成分をもつようになる。
【００２２】
上記構成になる成膜装置の作用は以下のとおりである。ヤトイを用いて基板ガラス２２をドーム２０に載置し、ドーム２０を真空槽２内にセットする。ターンテーブル５側で蒸発させる蒸着材料１０を補給装置１２に必要量だけ収容する。また、顆粒状の蒸着材料１１をターンテーブル６上の予め設定された３個所のエリアに適量ずつ供給しておく。真空槽２を密封してから真空ポンプを作動させ、真空槽２内を高真空にする。所定の真空度に達した後、必要に応じて真空槽２内にプラズマを発生させ、ガラス基板２２の表面を清浄化する。また、ヒータ（図示省略）によりガラス基板２２を予め設定された温度に加熱し、ドーム２０を回転した状態にして成膜が行われる。
【００２３】
図２は最初の第１層目に蒸着材料１０の薄膜を成膜する直前の状態を示している。これは、ターンテーブル５のエリア５ｂに供給装置１２から一定量の蒸着材料１０が供給された後、ターンテーブル５が１２０°回転してエリア５ｂが蒸発位置Ｂに移動した状態を表している。この状態から電子銃１５が作動し、図１に示すように蒸着材料１０に電子ビーム１５ａが照射される。蒸発材料１０は混合材料であるため、混合された蒸発材料の個々が十分に溶融する時間を待って、シャッタ１８が開放される。
【００２４】
これによりドーム２０と共に回転している基板ガラス２０の下面には蒸着材料１０の薄膜が形成される。成膜の開始と同時に膜厚の測定が行われ、予め設定された膜厚に達した時点でシャッタ１８が閉じられるとともに電子銃１５が停止して電子ビームの照射が断たれる。そして、エリア５ａには次の成膜に必要とされる量の蒸着材料１０が供給される。
【００２５】
蒸着材料１０による第１層目の成膜を終えた後、今度はターンテーブル６上に供給された蒸着材料１１による第２層目の成膜が行われる。この場合にも同様に、電子銃１７が作動して蒸着材料１１に電子ビームが照射され、膜厚の監視のもとに、ガラス基板２２にすでに成膜された第１層を覆うように蒸着材料１１の薄膜が積層される。
【００２６】
目的とする反射防止膜の膜構成は、蒸着材料１０による薄膜と蒸着材料１１による薄膜とを交互に重ねた膜構成であるから、次の第３層目の成膜のためにターンテーブル５が１２０°回転され、エリア５ａに供給された新たな蒸着材料１０が再び蒸発位置Ｂに移動してくる。このターンテーブル５の移動時、第１層目の成膜時に蒸発位置Ｂに位置していたエリア５ｂは休止位置Ｃに向かって移動してゆくが、その移動の過程でターンテーブル５の移動路を横切るように設けられたトラップ装置２４により、図４に示すように蒸発材料１０の残滓１０ａの排除処理が行われる。
【００２７】
蒸発材料１０は混合材料であることから、第１層目の成膜に際して溶融しやすい方の材料の方が多く使用されており、塊状の残滓となった蒸着材料の成分組成は必ずしも一定していないことが多い。そこで、上記のようにターンテーブル５が移動する間に、図４に示すように、顆粒状から塊状に変容した蒸着材料１０の残滓１０ａをトラッププレート２６の複数本のアーム２５で掬い上げる。
【００２８】
残滓１０ａはその厚みが数ミリを越え、サイズが１５×２５ｍｍ程度の不定形の板状の塊（おおまかには外径が２０〜３０ｍｍ程度の略円形状）であるが、顆粒状の蒸着材料１０の表層側に残されている。したがって、アーム２５の先端がターンテーブル５の上面から２〜３ｍｍ離れていたとしても、トラッププレート２６で残滓１０ａの先頭部分を掬い上げることができる。アーム２５の先端部分で残滓１０ａの先頭部分が掬い上げられると、後端側の大部分はターンテーブル５の上にあるから、ターンテーブル５の移動とともに前方に押され、残滓１０ａは徐々にトラッププレート２６の上に押し上げられる。
【００２９】
また、アーム２５の先端部の相互間には櫛歯状の隙間が設けられているから、残滓１０ａに付着した顆粒状の蒸着材料１０も隙間から溝７内にふるい落とされ、蒸着材料１０がターンテーブル５の回転方向に散乱しにくくなる。そして残滓１０ａは、その後端がターンテーブル５で押されて複数本のアーム２５の上面に沿って押し上げられながら、ターンテーブル５の外周側に向かって移動するようになる。残滓１０ａのサイズは、外径が２０〜３０ｍｍ程度の略円板状であるとき、トラッププレート２６の先端部から後端部までの長さを１０〜１５ｍｍを越えないように短くしておけば、ほとんどの場合、後端がターンテーブル５の上面から離れる前に残滓１０ａはトラッププレート２６上に充分に押し上げられ、かつターンテーブル５の外側まで送られるようになる。
【００３０】
なお、上記この実施形態のようにトラッププレート２６を固定したまま用いるものでは、残滓１０ａの押し上げ方向におけるトラッププレート２６の長さが長すぎると、残滓１０ａをトラッププレート２６の登り傾斜を越えて押し上げることができなくなる。そして、残滓１０ａはトラッププレート２６の先端部で捕捉されるだけとなってターンテーブル５上から排除することができなくなる。したがって、上記のようにターンテーブル５の回転により自動的に残滓１０ａを排除するには、残滓１０ａの押し上げ方向におけるトラッププレート２６の長さは、予想される残滓１０ａの最大外径あるいは最大長辺の半分以下にしておくことが望ましい。
【００３１】
トラッププレート２６上を移動してターンテーブル５の外まで送られた塊状の残滓１０ａは最終的には回収箱２８に落下し、真空槽２内に残滓１０ａが散乱することもない。また、回収箱２８を省略しても、ターンテーブル５の外側に落下している塊状の残滓１０ａを取り出せばよいので、真空槽２内の清掃は簡便に済ませることができる。一方、溶融して塊状にならなかった顆粒状の蒸着材料１０は櫛歯状のアーム２５の隙間を通ってターンテーブル５とともに移動する。
【００３２】
アーム２５の先端が溝７の底面に接している場合には、エリア５ｂが蒸発位置Ｂから休止位置Ｃまで移動する間にアーム２５の先端で顆粒状の蒸着材料１０の一部はターンテーブル５の溝７内に散乱するが特に支障が生じることはなく、回収して再使用することも可能である。なお、アーム２５の先端をターンテーブル５の上流に向かって尖らせておくと、残滓１０ａのトラップ作用を高め、また顆粒状のまま残った蒸着材料１０の散乱を抑えることができる。
【００３３】
ターンテーブル５の移動により、３層目の薄膜形成のための蒸着材料１０が蒸発位置Ｂに移動した後は、同様に電子銃１５による加熱が行われ、蒸着材料１０による薄膜がガラス基板２２に積層される。以後、同様の手順にしたがってターンテーブル６側で蒸着材料１１による薄膜形成が行われる。
【００３４】
ターンテーブル６側での一層ごとの成膜工程では、必ずしもターンテーブル６をその都度１２０°回転させなくてもよい。例えば、ターンテーブル６の３個所にそれぞれ予め供給された蒸着材料１１を各エリアごとに使用してから、次のエリアに供給された蒸着材料１１を使用するようにしてもよい。これに対し、ターンテーブル５側では一層分の成膜工程ごとにターンテーブル５を回転させるのがよく、供給装置１２から供給される新たな蒸着材料１０が残滓１０ａと混ぜ合わされることがない。
【００３５】
蒸着材料１０の残滓１０ａをトラップ装置２４で的確に掬い上げるには、アーム２５の先端をターンテーブル５の上面にできるだけ近接させておくことが望ましい。そのためには、アーム２５の先端部とターンテーブル５の上面との間隔や、アーム２５の先端部から後端側に向かう登り傾斜の度合を適宜に調整することができるように、トラッププレート２６には可撓性に富んだ金属製の材料を用いるのがよい。
【００３６】
図５及び図６に、支柱２４ａと組み合わされ、蒸着材料の残滓１０ａを掬い上げるトラップ手段として機能する別の構成例を示す。図５の例は、可撓性に富んだ複数本のワイヤを縒り合わせてそれぞれアーム３０として用いたものである。図６の例は、やはり可撓性のあるワイヤを折り曲げ、また溶接により連結してそれぞれアーム３１として用いられるようにしたものである。
【００３７】
以上のようなトラップ装置２４を用いることによって、ターンテーブル５から掬い上げた塊状の残滓１０ａを順次にターンテーブル５の外に排除することができるから、長時間連続的に成膜を行う成膜装置に用いると特に効果的である。そして、塊状になった残滓１０ａは回収箱２８あるいはトラップ装置２４の近傍に排除されるから、連続的な成膜を終えて真空槽２を清掃するときの対応も容易になり、結果的には成膜装置の可動効率を改善することにもなる。
【００３８】
トラップ装置２４には、図７に示す形態のものも有効に利用することができる。一枚の金属薄板を加工してトラッププレート３２とし、これを支柱２４ａにネジで固定したものである。トラッププレート３２には櫛歯状に延ばした複数のアーム３２ａが設けられ、その先端部分３２ｂは上方に折り曲げられている。そして図８に示すように、折り曲げた稜線の部分をターンテーブル５の溝７の底面に接するようにセットして利用すれば、アーム３２の先端位置の調整が簡単になり、顆粒状の蒸着材料１０の表層部分で固まった残滓１０ａを的確に掬い上げることができる。
【００３９】
図９は、先のトラッププレート３２を可動式に用いる例を示す。トラッププレート３２は、支柱２４ａに一定の範囲で回動自在に取り付けられている。トラッププレート３２は支柱２４ａとの間にかけられたバネ３４によって図中時計方向に付勢されている。トラッププレート３２の切り欠き３５の中を通してストップネジ３６が支柱２４ａに固定され、これによりバネ３４によるトラッププレート３２の回転の終端位置が決まっている。なお、この終端位置ではアーム３２ａの先端部分はターンテーブル５の溝７の底面に接触していない。
【００４０】
図１０に示すように、ターンテーブル５の溝７の中には仕切り３７が固定されている。仕切り３７の前縁と後縁は、図示のようにターンテーブル５の回転方向に関して高さが漸増／漸減するように斜面となっており、この仕切り３７は図２に示す各エリア５ａ，５ｂ，５ｃの前後に設けられている。これにより、各エリア５ａ〜５ｃに供給した蒸着材料１０が互いに混ざることがないようにしている。
【００４１】
このような仕切り３７を設けておくことによって、ターンテーブル５の回転によってアーム３２ａの先端部分３２ｂが仕切り３７の前傾斜面３７ａに乗り上げ、バネ３４の付勢に抗して反時計方向に回動するから、例えば仕切り３６の上流側のエリア５ｂに残留した顆粒状の蒸着材料１０を下流側のエリア５ｃまで散らすことがない。したがって、エリア５ａ，５ｂ，５ｃに適宜に異種の蒸着材料を供給しておいたとしても、これらの蒸着材料がターンテーブル５上で混ざることがない。また、トラッププレート３２が反時計方向に回動したときに、トラッププレート３２で捕捉された残滓１０ａをより確実にターンテーブル５上から除去することが可能となる。
【００４２】
図１１及び図１２は、ターンテーブル５の溝７の内側にカム３８を設け、これによりトラッププレート３２を回動させるようにした例を示す。先の実施形態と同様に、ターンテーブル５の溝７の中には仕切り３９が固定され、エリアごとに蒸着材料１０が混ざらないようにしている。トラッププレート３２には、カム３８のカム面に摺接するカムフォロア４１が一体に形成されている。
【００４３】
この実施形態では、カム３８によりトラッププレート３２を図１２に二点鎖線で示すように、反時計方向に大きく回動することができるから、掬い上げた残滓１０ａをより確実に回収することが可能となる。また、このようにトラッププレート３２を大きく回動して残滓１０ａを回収する方式であれば、ターンテーブル５の外側に残滓１０ａを排除する代わりにトラッププレート３２の後方にトレイを連設し、トラッププレート３２の反時計方向への回動により落下してくる残滓１０ａをそのトレイで回収することも可能である。
【００４４】
以上、図示した実施形態にしたがって説明してきたが、本発明は蒸着材料を加熱することによって蒸散させる抵抗加熱方式の成膜装置やイオンプレーティング方式の成膜装置にも同様に適用することができる。また、上記実施形態において、ターンテーブル６側にも蒸着材料の供給装置及びトラップ装置を設けることも可能であることはもちろんであり、コンピュータ管理により成膜工程を自動化した成膜装置にも本発明は適用可能である。
【００４５】
また、ターンテーブル５に形成する溝７の側壁は垂直でもよく、必ずしも斜面にする必要はない。さらに、トラッププレートとして先端部を櫛歯状にした複数本のアームを備えたものを用いる代わりに、図１３に示すような透孔４５や切欠き４６を有する一枚の板状のもののほか、顆粒状の蒸着材料を通過する網目を有する網状のものを用いてもよく、この場合には、図９、図１０に示すように可動式にすることが望ましい。なお、トラッププレートを固定式に用いるものでは、ターンテーブル上に残される蒸着材料の残滓の大きさを考慮してトラッププレートの登り傾斜部分の長さを調整しておくことが望ましい。
【符号の説明】
【００４６】
２ 真空槽
３，４ 台座
５，６ ターンテーブル
７，８ 溝
１０，１１ 蒸着材料
１２ 供給装置
１５，１７ 電子銃
２４ トラップ装置
２５ アーム
２６，３２ トラッププレート
２８ 回収箱
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着やイオンプレーティング等により基板表面に薄膜を形成する成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空蒸着やイオンプレーティングで薄膜形成を行う成膜装置は、薄膜の素材となる蒸着材料を高真空にした真空槽の内部で加熱して蒸散させ、レンズなどの基板の表面に所望の光学特性をもった薄膜を形成する際に用いられている。こうした成膜装置では、成膜済みの基板を真空槽から取り出して新規な基板を真空槽内にセットし、また蒸着材料の供給などのために真空槽を大気圧までリークすると、再び高真空になるまで真空槽を排気しなければならず稼働効率が低下する。
【０００３】
そこで、真空槽の全体を大気圧にリークしなくても基板の交換ができるように、個別に排気が可能な一対の予備室をシャッタを介して真空槽に連設し、これらの予備室を成膜済み基板の収容室と新たな基板をセットする際の準備室として用いられるようにしておき、シャッタの開閉に応じて適宜に真空槽に連通させて基板の入れ替えができるようにするなどの工夫がなされている。また、蒸着材料の供給に関しても、真空槽内に供給装置を組み込んで真空槽をリークすることなく蒸着材料の供給が可能な装置も例えば特許文献１、２などで知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−９７８５１号公報
【特許文献２】特開２００６−２８６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、真空槽を大気圧までリークすることなく成膜作業を長時間継続することが可能となっているが、最近では蒸着材料として顆粒状のものが用いられてきている。例えば、反射防止膜用の透明な高屈折率層に適した蒸着材料として、ＴｉＯ２とＺｒＯ２や、ＺｒＯ２とＴａ２Ｏ５との混合材料等が知られている。これらの蒸着材料は直径２ｍｍ程度の顆粒状で、自動供給装置で定量供給を行う上で扱いやすいという利点がある。
【０００６】
ところが、顆粒状の蒸着材料を蒸着のために例えば電子ビームの照射で加熱すると、電子ビームの照射範囲で顆粒状の蒸着材料が溶融し、その溶融範囲を徐々に広げながら蒸着材料が蒸散して成膜が行われるが、るつぼ内で溶融した蒸着材料が表面に細かい凹凸をもった塊状、例えば厚みが２〜３ｍｍで外径が２０〜３０ｍｍ程度の円板状に固まった残滓となって残る。特に蒸着材料が気化温度や昇華温度が異なる二種類以上の材料を混合したものである場合、塊状の残滓となった蒸着材料の成分組成が当初のものと異なっていることが多く、引き続き次の成膜のためにこの材料残滓が用いられると、蒸着して得られる薄膜の光学的性質、例えば屈折率の値が不安定になるという問題がある。
【０００７】
これを解決するには、特許文献２記載のように、材料の供給位置から蒸発位置へと循環式に移動するターンテーブルを利用し、その上に蒸着材料を収納した容器を順次に供給して蒸着に用い、そして蒸着後には容器ごと順次に除去し、容器内に残った材料は廃棄してしまえばよい。この方式は、顆粒状であっても蒸着材料を容器単位で扱うことができ、またカートリッジ式に容器ごと蒸着材料の供給・除去を行うことが可能とあるが、容器の移載のために特別な駆動装置を必要とし、設備コストが高くなる。また、容器内には未だ使用できる蒸着材料が少なからず残っているのがほとんどであるため、蒸着材料の無駄も多くなってランニングコストの面でも不利である。
【０００８】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、薄膜の光学品質が蒸着材料の残滓によって悪影響を受けることがなく、しかも設備的コストを抑えるとともに蒸着材料も無駄なく有効に使用できるようにした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】
本発明は上記目的を達成するために、顆粒状の蒸着材料の供給を受ける供給位置を経て、前記供給位置で供給された蒸着材料を加熱して蒸発させる蒸発位置へと移動するように回転するターンテーブルが真空槽内に設けられ、前記真空槽内に予めセットされた基板の表面に前記蒸発位置で蒸発させた蒸着材料により薄膜を形成する成膜装置において、前記蒸発位置を経て供給位置に向かう前記ターンテーブルの移動区間内に前記ターンテーブルの移動路を横切るように、そして先端部がターンテーブルの移動方向の上流側に向けられ後端部がターンテーブルの下流側に向けられるとともに、前記先端部がターンテーブルの上面に近接し前記後端部に向かって登り傾斜となったガイド面を有するトラップ手段が設けられる。前記ターンテーブルとともに移動してくる顆粒状の蒸着材料は前記トラップ手段の先端部を通過してターンテーブル上に残され、かつ前記蒸発位置で溶融して顆粒状から塊状に変容した材料残滓はターンテーブルの移動とともに前記トラップ手段の先端部からガイド面に掬い上げられてターンテーブル上から自動的に排除される。
【００１０】
前記ガイド面に、ターンテーブルの外周側ほどターンテーブルの移動方向下流側に向かう傾斜をつけておくことにより、前記トラップ手段で掬い上げられた塊状の材料残滓をターンテーブルの外周の外に排除することが可能となる。また、トラップ手段の先端部に前記顆粒状の蒸着材料を通過させる櫛歯状の隙間を設けることにより、再使用可能な顆粒状の蒸着材料がターンテーブル上で散逸することを防ぐことができる。さらに、トラップ手段の先端側を、前記ターンテーブルの移動路を横切る方向に並列された複数本のアームで構成することが好ましい。前記ターンテーブルを一定幅のリング形状とし、その上面に一定の幅で円環状の溝を形成してその溝内に顆粒状の蒸着材料を供給するようにし、そして前記トラップ手段の先端部を前記溝の底面に近接させると効果的である。
【００１１】
トラップ手段を可動式に利用することも有効である。トラップ手段をターンテーブルの移動路を横切る方向に延びた軸によって回動自在に支持しておくことによって、ターンテーブルが移動したときにターンテーブルの上面から突出した隆起部からの押圧力で前記軸を中心に前記先端部が持ち上げるようにトラップ手段を回動させることができ、ターンテーブル上で蒸着材料が散逸することを防ぐことができる。さらに、前記隆起部を前記溝内に設け、前記溝内で前記顆粒状の蒸着材料の移動を制限する仕切りとして用いることも可能である。ターンテーブルの外側に回収用の容器を設け、トラップ手段で排除した材料残滓をこの容器に集めるようにしておくのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
成膜を行うときの加熱によって顆粒状から塊状に変容した材料残滓については、複雑な機構や専用のアクチュエータなどを用いることなく、成膜後の蒸発位置から次の供給位置に向かうまでの途中でターンテーブルの移動を利用して自動的に排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】成膜装置の概略図である。
【図２】ターンテーブル及びトラップ装置の外観を示す概略図である。
【図３】トラップ装置の傾斜の方向を示す説明図である。
【図４】トラップ装置の作用説明図である。
【図５】細径のワイヤを用いたトラップ装置を示す外観図である。
【図６】太径のワイヤを用いたトラップ装置を示す外観図である。
【図７】プレート型のトラップ装置の例を示す外観図である。
【図８】図７のトラップ装置の作用説明図である。
【図９】可動式のトラップ装置の外観図である。
【図１０】図９のトラップ装置の作用説明図である。
【図１１】可動式のトラップ装置の別の例を示す外観図である。
【図１２】図１１のトラップ装置の作用説明図である。
【図１３】トラッププレートの別の例を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を用いた成膜装置の一例を示す図１において、真空槽２のベースプレート上にはリング状の台座３、４が固定され、各々の台座３，４によってリング状のターンテーブル５、６がそれぞれの回転中心軸５ｘ，６ｘの回りに回転自在に支持されている。ターンテーブル５，６はそれぞれモータの駆動で個別に回転され、モータあるいはターンテーブル５，６に設けられたロータリエンコーダなどにより例えば１２０°ごとに回転量が監視され、この監視のもとでターンテーブル５，６の回転及び停止制御が行われる。
【００１５】
ターンテーブル５，６には一定幅の円環状の溝７，８が形成され、それぞれの溝７，８の中には顆粒状の蒸着材料１０，１１が供給される。これらの蒸着材料１０，１１を交互に蒸発させ、各々の薄膜を複数層ずつ重ね合わせて反射防止膜を成膜することができる。蒸着材料１０は高屈折率の薄膜層を得るためのもので、例えばＺｒＯ２とＴａ２Ｏ５との混合材料などが用いられる。他方の蒸着材料１１は低屈折率の薄膜層を得るためのもので、例えばＭｇＦ２などが用いられる。
【００１６】
ターンテーブル５には蒸着材料の供給装置１２が組み合わされている。図２に示すように、ターンテーブル５の円周方向に設定されたエリア５ａが供給位置Ａで停止したときに顆粒状になった一定量の蒸着材料１０を溝７の中に供給する。蒸着材料１０が供給された後にターンテーブル５が時計方向に１２０°回転すると、エリア５ａは蒸発位置Ｂに移動し、エリア５ａに後続するエリア５ｃが供給位置Ａに移動して停止する。このように、ターンテーブル５上で１２０°ずつ離れて設定されたエリア５ａ〜５ｃが「るつぼエリア」として機能し、ターンテーブル５の回転によってそれぞれのエリア５ａ〜５ｃは供給位置Ａ、蒸発位置Ｂ、休止位置Ｃと順次に移動する。
【００１７】
他方のターンテーブル６にも同様に１２０°ごとに蒸着材料１１が供給される３個所のエリアが設定されている。しかし、蒸着材料１１はＭｇＦ２一種類であり、しかも目的とする反射防止膜を成膜するにあたり、その使用量は蒸着材料１０と比べて少なくてすむ。したがってターンテーブル６側には補給装置１２は不必要で、真空槽２内が大気圧状態になっている最初の時点で、３個所のエリアにそれぞれ適量の蒸着材料１１を供給しておけばよい。
【００１８】
ターンテーブル５の蒸発位置Ｂには、その外側に電子銃１５が設けられている。図１にも示すように、電子銃１５からは蒸発位置に順次に移動してきたエリア５ａ〜５ｃの蒸着材料１０に電子ビーム１５ａが照射され、蒸着材料１０を蒸発させるエネルギとして用いられる。他方のターンテーブル６についても、その蒸発位置に対応する位置に電子銃１７が設けられ、同様に電子ビームの照射により蒸着材料１１を蒸発させる。
【００１９】
それぞれの蒸発位置には、シャッタ１８，１９が設けられている。これらのシャッタ１８，１９は、電子ビームの照射によってそれぞれの蒸発材料１０，１１が十分に加熱され、安定した蒸発が見込めるようになったときにロータリソレノイドなどの駆動によって開放される。シャッタ１８，１９が開放されると、蒸発位置から蒸発した蒸着材料１０，１１が回転式のドーム２０にセットされた基板ガラス２２に堆積して薄膜が形成される。なお、この実施形態では蒸着材料１０，１１が同時に蒸発されることはなく、したがってシャッタ１８，１９の双方を開放したままで電子銃１５，１７から蒸着材料１０，１１に電子ビームが照射されることはない。
【００２０】
ターンテーブル５の蒸発位置Ｂから供給位置Ａまでの移動区間内に、トラップ装置２４が設けられている。図示の例ではトラップ装置２４が蒸発位置Ｂと休止位置Ｃとの間に設けられているが、休止位置Ｃと一致、あるいは休止位置Ｃと供給位置Ａとの間に設けても差しつかえない。このトラップ装置２４は、支柱２４ａと、この支柱２４ａで支持されたトラップ手段とからなる。トラップ手段は、先端部がターンテーブル５の上面に近接するように延びた複数本のアーム２５を有する可撓性のトラッププレート２６で構成され、複数本のアーム２５は相互間に隙間が形成されるように櫛歯状になっている。アーム２５の先端部は、ターンテーブル５の上面に接触させておいてもよいが、顆粒状の蒸着材料１０の散乱を防ぐため、あるいはターンテーブル５の磨耗を防ぐためには２〜３ｍｍ程度浮かせておいてもよい。
【００２１】
アーム２５の各々には先端部から後端側に向かって登り傾斜がつけられている。また、複数本のアーム２５はターンテーブル５の外周側に近づくほど登り傾斜の折り曲げ位置がターンテーブル５の回転方向下流側に傾けられている。この結果、これらのアーム２５の上面で全体的に形成されるガイド面は、アーム２５の先端部から後端部に向かう登りの傾斜成分のほかに、図３に矢印で示すように、ガイド面に沿って移動する物体をターンテーブル５の外周側に導く傾斜成分をもつようになる。
【００２２】
上記構成になる成膜装置の作用は以下のとおりである。ヤトイを用いて基板ガラス２２をドーム２０に載置し、ドーム２０を真空槽２内にセットする。ターンテーブル５側で蒸発させる蒸着材料１０を補給装置１２に必要量だけ収容する。また、顆粒状の蒸着材料１１をターンテーブル６上の予め設定された３個所のエリアに適量ずつ供給しておく。真空槽２を密封してから真空ポンプを作動させ、真空槽２内を高真空にする。所定の真空度に達した後、必要に応じて真空槽２内にプラズマを発生させ、ガラス基板２２の表面を清浄化する。また、ヒータ（図示省略）によりガラス基板２２を予め設定された温度に加熱し、ドーム２０を回転した状態にして成膜が行われる。
【００２３】
図２は最初の第１層目に蒸着材料１０の薄膜を成膜する直前の状態を示している。これは、ターンテーブル５のエリア５ｂに供給装置１２から一定量の蒸着材料１０が供給された後、ターンテーブル５が１２０°回転してエリア５ｂが蒸発位置Ｂに移動した状態を表している。この状態から電子銃１５が作動し、図１に示すように蒸着材料１０に電子ビーム１５ａが照射される。蒸発材料１０は混合材料であるため、混合された蒸発材料の個々が十分に溶融する時間を待って、シャッタ１８が開放される。
【００２４】
これによりドーム２０と共に回転している基板ガラス２０の下面には蒸着材料１０の薄膜が形成される。成膜の開始と同時に膜厚の測定が行われ、予め設定された膜厚に達した時点でシャッタ１８が閉じられるとともに電子銃１５が停止して電子ビームの照射が断たれる。そして、エリア５ａには次の成膜に必要とされる量の蒸着材料１０が供給される。
【００２５】
蒸着材料１０による第１層目の成膜を終えた後、今度はターンテーブル６上に供給された蒸着材料１１による第２層目の成膜が行われる。この場合にも同様に、電子銃１７が作動して蒸着材料１１に電子ビームが照射され、膜厚の監視のもとに、ガラス基板２２にすでに成膜された第１層を覆うように蒸着材料１１の薄膜が積層される。
【００２６】
目的とする反射防止膜の膜構成は、蒸着材料１０による薄膜と蒸着材料１１による薄膜とを交互に重ねた膜構成であるから、次の第３層目の成膜のためにターンテーブル５が１２０°回転され、エリア５ａに供給された新たな蒸着材料１０が再び蒸発位置Ｂに移動してくる。このターンテーブル５の移動時、第１層目の成膜時に蒸発位置Ｂに位置していたエリア５ｂは休止位置Ｃに向かって移動してゆくが、その移動の過程でターンテーブル５の移動路を横切るように設けられたトラップ装置２４により、図４に示すように蒸発材料１０の残滓１０ａの排除処理が行われる。
【００２７】
蒸発材料１０は混合材料であることから、第１層目の成膜に際して溶融しやすい方の材料の方が多く使用されており、塊状の残滓となった蒸着材料の成分組成は必ずしも一定していないことが多い。そこで、上記のようにターンテーブル５が移動する間に、図４に示すように、顆粒状から塊状に変容した蒸着材料１０の残滓１０ａをトラッププレート２６の複数本のアーム２５で掬い上げる。
【００２８】
残滓１０ａはその厚みが数ミリを越え、サイズが１５×２５ｍｍ程度の不定形の板状の塊（おおまかには外径が２０〜３０ｍｍ程度の略円形状）であるが、顆粒状の蒸着材料１０の表層側に残されている。したがって、アーム２５の先端がターンテーブル５の上面から２〜３ｍｍ離れていたとしても、トラッププレート２６で残滓１０ａの先頭部分を掬い上げることができる。アーム２５の先端部分で残滓１０ａの先頭部分が掬い上げられると、後端側の大部分はターンテーブル５の上にあるから、ターンテーブル５の移動とともに前方に押され、残滓１０ａは徐々にトラッププレート２６の上に押し上げられる。
【００２９】
また、アーム２５の先端部の相互間には櫛歯状の隙間が設けられているから、残滓１０ａに付着した顆粒状の蒸着材料１０も隙間から溝７内にふるい落とされ、蒸着材料１０がターンテーブル５の回転方向に散乱しにくくなる。そして残滓１０ａは、その後端がターンテーブル５で押されて複数本のアーム２５の上面に沿って押し上げられながら、ターンテーブル５の外周側に向かって移動するようになる。残滓１０ａのサイズは、外径が２０〜３０ｍｍ程度の略円板状であるとき、トラッププレート２６の先端部から後端部までの長さを１０〜１５ｍｍを越えないように短くしておけば、ほとんどの場合、後端がターンテーブル５の上面から離れる前に残滓１０ａはトラッププレート２６上に充分に押し上げられ、かつターンテーブル５の外側まで送られるようになる。
【００３０】
なお、上記この実施形態のようにトラッププレート２６を固定したまま用いるものでは、残滓１０ａの押し上げ方向におけるトラッププレート２６の長さが長すぎると、残滓１０ａをトラッププレート２６の登り傾斜を越えて押し上げることができなくなる。そして、残滓１０ａはトラッププレート２６の先端部で捕捉されるだけとなってターンテーブル５上から排除することができなくなる。したがって、上記のようにターンテーブル５の回転により自動的に残滓１０ａを排除するには、残滓１０ａの押し上げ方向におけるトラッププレート２６の長さは、予想される残滓１０ａの最大外径あるいは最大長辺の半分以下にしておくことが望ましい。
【００３１】
トラッププレート２６上を移動してターンテーブル５の外まで送られた塊状の残滓１０ａは最終的には回収箱２８に落下し、真空槽２内に残滓１０ａが散乱することもない。また、回収箱２８を省略しても、ターンテーブル５の外側に落下している塊状の残滓１０ａを取り出せばよいので、真空槽２内の清掃は簡便に済ませることができる。一方、溶融して塊状にならなかった顆粒状の蒸着材料１０は櫛歯状のアーム２５の隙間を通ってターンテーブル５とともに移動する。
【００３２】
アーム２５の先端が溝７の底面に接している場合には、エリア５ｂが蒸発位置Ｂから休止位置Ｃまで移動する間にアーム２５の先端で顆粒状の蒸着材料１０の一部はターンテーブル５の溝７内に散乱するが特に支障が生じることはなく、回収して再使用することも可能である。なお、アーム２５の先端をターンテーブル５の上流に向かって尖らせておくと、残滓１０ａのトラップ作用を高め、また顆粒状のまま残った蒸着材料１０の散乱を抑えることができる。
【００３３】
ターンテーブル５の移動により、３層目の薄膜形成のための蒸着材料１０が蒸発位置Ｂに移動した後は、同様に電子銃１５による加熱が行われ、蒸着材料１０による薄膜がガラス基板２２に積層される。以後、同様の手順にしたがってターンテーブル６側で蒸着材料１１による薄膜形成が行われる。
【００３４】
ターンテーブル６側での一層ごとの成膜工程では、必ずしもターンテーブル６をその都度１２０°回転させなくてもよい。例えば、ターンテーブル６の３個所にそれぞれ予め供給された蒸着材料１１を各エリアごとに使用してから、次のエリアに供給された蒸着材料１１を使用するようにしてもよい。これに対し、ターンテーブル５側では一層分の成膜工程ごとにターンテーブル５を回転させるのがよく、供給装置１２から供給される新たな蒸着材料１０が残滓１０ａと混ぜ合わされることがない。
【００３５】
蒸着材料１０の残滓１０ａをトラップ装置２４で的確に掬い上げるには、アーム２５の先端をターンテーブル５の上面にできるだけ近接させておくことが望ましい。そのためには、アーム２５の先端部とターンテーブル５の上面との間隔や、アーム２５の先端部から後端側に向かう登り傾斜の度合を適宜に調整することができるように、トラッププレート２６には可撓性に富んだ金属製の材料を用いるのがよい。
【００３６】
図５及び図６に、支柱２４ａと組み合わされ、蒸着材料の残滓１０ａを掬い上げるトラップ手段として機能する別の構成例を示す。図５の例は、可撓性に富んだ複数本のワイヤを縒り合わせてそれぞれアーム３０として用いたものである。図６の例は、やはり可撓性のあるワイヤを折り曲げ、また溶接により連結してそれぞれアーム３１として用いられるようにしたものである。
【００３７】
以上のようなトラップ装置２４を用いることによって、ターンテーブル５から掬い上げた塊状の残滓１０ａを順次にターンテーブル５の外に排除することができるから、長時間連続的に成膜を行う成膜装置に用いると特に効果的である。そして、塊状になった残滓１０ａは回収箱２８あるいはトラップ装置２４の近傍に排除されるから、連続的な成膜を終えて真空槽２を清掃するときの対応も容易になり、結果的には成膜装置の可動効率を改善することにもなる。
【００３８】
トラップ装置２４には、図７に示す形態のものも有効に利用することができる。一枚の金属薄板を加工してトラッププレート３２とし、これを支柱２４ａにネジで固定したものである。トラッププレート３２には櫛歯状に延ばした複数のアーム３２ａが設けられ、その先端部分３２ｂは上方に折り曲げられている。そして図８に示すように、折り曲げた稜線の部分をターンテーブル５の溝７の底面に接するようにセットして利用すれば、アーム３２の先端位置の調整が簡単になり、顆粒状の蒸着材料１０の表層部分で固まった残滓１０ａを的確に掬い上げることができる。
【００３９】
図９は、先のトラッププレート３２を可動式に用いる例を示す。トラッププレート３２は、支柱２４ａに一定の範囲で回動自在に取り付けられている。トラッププレート３２は支柱２４ａとの間にかけられたバネ３４によって図中時計方向に付勢されている。トラッププレート３２の切り欠き３５の中を通してストップネジ３６が支柱２４ａに固定され、これによりバネ３４によるトラッププレート３２の回転の終端位置が決まっている。なお、この終端位置ではアーム３２ａの先端部分はターンテーブル５の溝７の底面に接触していない。
【００４０】
図１０に示すように、ターンテーブル５の溝７の中には仕切り３７が固定されている。仕切り３７の前縁と後縁は、図示のようにターンテーブル５の回転方向に関して高さが漸増／漸減するように斜面となっており、この仕切り３７は図２に示す各エリア５ａ，５ｂ，５ｃの前後に設けられている。これにより、各エリア５ａ〜５ｃに供給した蒸着材料１０が互いに混ざることがないようにしている。
【００４１】
このような仕切り３７を設けておくことによって、ターンテーブル５の回転によってアーム３２ａの先端部分３２ｂが仕切り３７の前傾斜面３７ａに乗り上げ、バネ３４の付勢に抗して反時計方向に回動するから、例えば仕切り３６の上流側のエリア５ｂに残留した顆粒状の蒸着材料１０を下流側のエリア５ｃまで散らすことがない。したがって、エリア５ａ，５ｂ，５ｃに適宜に異種の蒸着材料を供給しておいたとしても、これらの蒸着材料がターンテーブル５上で混ざることがない。また、トラッププレート３２が反時計方向に回動したときに、トラッププレート３２で捕捉された残滓１０ａをより確実にターンテーブル５上から除去することが可能となる。
【００４２】
図１１及び図１２は、ターンテーブル５の溝７の内側にカム３８を設け、これによりトラッププレート３２を回動させるようにした例を示す。先の実施形態と同様に、ターンテーブル５の溝７の中には仕切り３９が固定され、エリアごとに蒸着材料１０が混ざらないようにしている。トラッププレート３２には、カム３８のカム面に摺接するカムフォロア４１が一体に形成されている。
【００４３】
この実施形態では、カム３８によりトラッププレート３２を図１２に二点鎖線で示すように、反時計方向に大きく回動することができるから、掬い上げた残滓１０ａをより確実に回収することが可能となる。また、このようにトラッププレート３２を大きく回動して残滓１０ａを回収する方式であれば、ターンテーブル５の外側に残滓１０ａを排除する代わりにトラッププレート３２の後方にトレイを連設し、トラッププレート３２の反時計方向への回動により落下してくる残滓１０ａをそのトレイで回収することも可能である。
【００４４】
以上、図示した実施形態にしたがって説明してきたが、本発明は蒸着材料を加熱することによって蒸散させる抵抗加熱方式の成膜装置やイオンプレーティング方式の成膜装置にも同様に適用することができる。また、上記実施形態において、ターンテーブル６側にも蒸着材料の供給装置及びトラップ装置を設けることも可能であることはもちろんであり、コンピュータ管理により成膜工程を自動化した成膜装置にも本発明は適用可能である。
【００４５】
また、ターンテーブル５に形成する溝７の側壁は垂直でもよく、必ずしも斜面にする必要はない。さらに、トラッププレートとして先端部を櫛歯状にした複数本のアームを備えたものを用いる代わりに、図１３に示すような透孔４５や切欠き４６を有する一枚の板状のもののほか、顆粒状の蒸着材料を通過する網目を有する網状のものを用いてもよく、この場合には、図９、図１０に示すように可動式にすることが望ましい。なお、トラッププレートを固定式に用いるものでは、ターンテーブル上に残される蒸着材料の残滓の大きさを考慮してトラッププレートの登り傾斜部分の長さを調整しておくことが望ましい。
【符号の説明】
【００４６】
２ 真空槽
３，４ 台座
５，６ ターンテーブル
７，８ 溝
１０，１１ 蒸着材料
１２ 供給装置
１５，１７ 電子銃
２４ トラップ装置
２５ アーム
２６，３２ トラッププレート
２８ 回収箱
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顆粒状の蒸着材料の供給を受ける供給位置を経て、前記供給位置で供給された蒸着材料を加熱して蒸発させる蒸発位置へと移動するように回転するターンテーブルが真空槽内に設けられ、前記真空槽内に予めセットされた基板の表面に前記蒸発位置で蒸発させた蒸着材料により薄膜を形成する成膜装置において、
前記蒸発位置を経て供給位置に向かう前記ターンテーブルの移動区間内に前記ターンテーブルの移動路を横切るように設けられ、先端部がターンテーブルの移動方向の上流側に向けられ後端部がターンテーブルの下流側に向けられるとともに、前記先端部がターンテーブルの上面に近接し前記後端部に向かって登り傾斜となったガイド面を有するトラップ手段が設けられ、
前記ターンテーブルとともに移動してくる顆粒状の蒸着材料は前記先端部を通過してターンテーブル上に残され、かつ前記蒸発位置で溶融して顆粒状から塊状に変容した材料残滓はターンテーブルの移動とともに前記トラップ手段の先端部からガイド面に掬い上げられてターンテーブル上から排除されることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記ガイド面には、ターンテーブルの外周側ほどターンテーブルの移動方向下流側に向かう傾斜がつけられ、前記トラップ手段で掬い上げられた塊状の材料残滓がターンテーブルの外周の外に排除されることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記トラップ手段の先端部に、前記顆粒状の蒸着材料を通過させる櫛歯状の隙間が設けられていることを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記トラップ手段は、先端側に前記ターンテーブルの移動路を横切る方向に並列された複数本のアームを有することを特徴とする請求項３記載の成膜装置。
【請求項５】
前記ターンテーブルは一定幅のリング形状を有しその上面に一定の幅で円環状の溝が形成され、前記顆粒状の蒸着材料は前記溝の中に供給され、前記トラップ手段の先端部が前記溝の底面に近接することを特徴とする請求項３または４記載の成膜装置。
【請求項６】
前記トラップ手段がターンテーブルの移動路を横切る方向に延びた軸によって回動自在に支持され、前記ターンテーブルが移動したときにターンテーブルの上面から突出した隆起部からの押圧力により前記軸を中心に前記先端部が持ち上げられるように回動することを特徴とする請求項５記載の成膜装置。
【請求項７】
前記隆起部が前記溝の底面に設けられ、前記先端部を押圧してトラップ手段を回動させるとともに、前記溝内で前記顆粒状の蒸着材料の移動を制限する仕切りとなることを特徴とする請求項６記載の成膜装置。
【請求項８】
前記トラップ手段によってターンテーブルの外周の外に排除された塊状の材料残滓を受け入れる容器を備えたことを特徴とする請求項７記載の成膜装置。
【請求項１】
顆粒状の蒸着材料の供給を受ける供給位置を経て、前記供給位置で供給された蒸着材料を加熱して蒸発させる蒸発位置へと移動するように回転するターンテーブルが真空槽内に設けられ、前記真空槽内に予めセットされた基板の表面に前記蒸発位置で蒸発させた蒸着材料により薄膜を形成する成膜装置において、
前記蒸発位置を経て供給位置に向かう前記ターンテーブルの移動区間内に前記ターンテーブルの移動路を横切るように設けられ、先端部がターンテーブルの移動方向の上流側に向けられ後端部がターンテーブルの下流側に向けられるとともに、前記先端部がターンテーブルの上面に近接し前記後端部に向かって登り傾斜となったガイド面を有するトラップ手段が設けられ、
前記ターンテーブルとともに移動してくる顆粒状の蒸着材料は前記先端部を通過してターンテーブル上に残され、かつ前記蒸発位置で溶融して顆粒状から塊状に変容した材料残滓はターンテーブルの移動とともに前記トラップ手段の先端部からガイド面に掬い上げられてターンテーブル上から排除されることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記ガイド面には、ターンテーブルの外周側ほどターンテーブルの移動方向下流側に向かう傾斜がつけられ、前記トラップ手段で掬い上げられた塊状の材料残滓がターンテーブルの外周の外に排除されることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記トラップ手段の先端部に、前記顆粒状の蒸着材料を通過させる櫛歯状の隙間が設けられていることを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記トラップ手段は、先端側に前記ターンテーブルの移動路を横切る方向に並列された複数本のアームを有することを特徴とする請求項３記載の成膜装置。
【請求項５】
前記ターンテーブルは一定幅のリング形状を有しその上面に一定の幅で円環状の溝が形成され、前記顆粒状の蒸着材料は前記溝の中に供給され、前記トラップ手段の先端部が前記溝の底面に近接することを特徴とする請求項３または４記載の成膜装置。
【請求項６】
前記トラップ手段がターンテーブルの移動路を横切る方向に延びた軸によって回動自在に支持され、前記ターンテーブルが移動したときにターンテーブルの上面から突出した隆起部からの押圧力により前記軸を中心に前記先端部が持ち上げられるように回動することを特徴とする請求項５記載の成膜装置。
【請求項７】
前記隆起部が前記溝の底面に設けられ、前記先端部を押圧してトラップ手段を回動させるとともに、前記溝内で前記顆粒状の蒸着材料の移動を制限する仕切りとなることを特徴とする請求項６記載の成膜装置。
【請求項８】
前記トラップ手段によってターンテーブルの外周の外に排除された塊状の材料残滓を受け入れる容器を備えたことを特徴とする請求項７記載の成膜装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−７０８３（Ｐ２０１３−７０８３Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３９５９１（Ｐ２０１１−１３９５９１）
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]