薄膜蒸着装置
【課題】 大きなサイズの基板の表面に均一な厚みの薄膜を形成するために好ましく用いることのできる簡単な構成の薄膜蒸着装置を提供すること。
【解決手段】 基板の中心位置の回りを基板平面に沿って回転するように基板を保持することのできる基板ホルダと、この基板ホルダの対向位置に設定された蒸発源設置領域とを内部に備えた真空槽からなる、基板表面に薄膜を蒸着により形成する装置において、基板の半径よりも長い長さを持つ細長い一もしくは二以上の蒸着遮蔽板が、基板が保持される領域の外側に設置された支点により、所定の周期にて先端部が基板の中心位置を覆うように移動する上記支点を中心にする回転運動もしくは揺動運動が可能なように設置されていることを特徴とする薄膜蒸着装置。
【解決手段】 基板の中心位置の回りを基板平面に沿って回転するように基板を保持することのできる基板ホルダと、この基板ホルダの対向位置に設定された蒸発源設置領域とを内部に備えた真空槽からなる、基板表面に薄膜を蒸着により形成する装置において、基板の半径よりも長い長さを持つ細長い一もしくは二以上の蒸着遮蔽板が、基板が保持される領域の外側に設置された支点により、所定の周期にて先端部が基板の中心位置を覆うように移動する上記支点を中心にする回転運動もしくは揺動運動が可能なように設置されていることを特徴とする薄膜蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜蒸着装置は、半導体デバイスや光学フィルタなどを構成する薄膜を形成するために用いられている。これらの薄膜は、シリコン基板やガラス基板などの基板の表面に均一な厚みで形成されることが好ましい。例えば、ガラス基板などの表面に高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜とを交互に積層して得られる誘電体多層膜フィルタ（光学フィルタ）においては、各々の誘電体膜の厚みによりその光学特性が定まるため、極めて均一な厚みで薄膜を形成する技術が必要とされる。
【０００３】
薄膜蒸着装置としては、真空蒸着装置、イオンプレーティング蒸着装置、イオンアシスト蒸着装置、あるいはスパッタリング蒸着装置などが知られている。これらの薄膜蒸着装置は、薄膜形成用の材料を加熱やスパッタリングにより気化する蒸発源に基板を対向させ、そして蒸発源にて気化した薄膜形成用材料の蒸気を基板の表面に接触させ、これを固化そして堆積させて薄膜を形成する。基板表面に形成される薄膜の厚みは、例えば、蒸着中の薄膜形成用材料の蒸気の濃度分布などの影響を受けて不均一になり易い。これを防止するために、蒸着中に基板を自転あるいは公転させることは知られている。
【０００４】
特許文献１には、真空槽、この真空槽の内部にて複数の被着物（基板）を内側面に保持する公転式ドームとこの公転式ドームに対向配置された蒸発源、この蒸発源と公転式ドームとの間に配置された補正板、そしてこの補正板を保持して上記公転式ドームと同軸に回転する回転手段を備えた真空蒸着装置が開示されている。補正板は、例えば、その一方の端部にてモータと歯車を用いて上記公転式ドームと同軸に回転可能とされたリングギア（回転手段）に保持され、そして他方の端部がリングギアの回転軸近傍に配置される。そしてこのような補正板と回転手段とを備える真空蒸着装置によれば、被着物への成膜の均一化が図れるとされている。
【０００５】
特許文献２には、基板を自転させながら薄膜を蒸着により形成する際に、蒸着中の薄膜にイオンを照射して表面をスパッタするスパッタ手段を備えた真空蒸着装置が開示されている。そして蒸着中の薄膜の表面をスパッタすることにより、形成される薄膜の厚みを均一にできるとされている。また、蒸着中の薄膜に光を照射し、その反射光や透過光の光量をもとに蒸着中の薄膜の光学膜厚を算出し、これをもとに薄膜に照射するイオンの濃度分布を変化させることにより、形成される薄膜の厚みをさらに均一にできるとされている。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７６８２０号公報
【特許文献２】特開２００３−８２４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、上記の誘電体多層膜フィルタは、天体望遠鏡で特定波長の光によって天体像を観測するために用いられる。このような場合、誘電体多層膜フィルタのサイズは大きいことが望ましい。誘電体多層膜フィルタのサイズが大きいほど天体望遠鏡の直径を大きくすることができ、より明るい天体像が得られるためである。
【０００８】
上記の特許文献１の真空蒸着装置のように、基板を公転させながら補正板を用いて薄膜を蒸着することにより、基板表面に形成される薄膜の厚みをある程度は均一にすることができる。しかしながら、この真空蒸着装置は、公転式ドームの回転軸上に補正板が配置されないため、この回転軸上に配置された基板の表面部分に形成される薄膜の厚みを均一にすることが難しい。このため、大きなサイズの基板の表面に均一な厚みの薄膜を形成するには十分に満足できるものではない。
【０００９】
一方、特許文献２のように、自転する基板上に薄膜を蒸着しながら蒸着中の薄膜の表面をスパッタすることにより、大きなサイズの基板の表面にある程度は均一な厚みの薄膜を形成することができる。しかしながら、蒸着装置に薄膜の表面をスパッタするためのスパッタ手段を付設する必要があるために装置構成が複雑となる。
【００１０】
本発明の目的は、大きなサイズの基板の表面に均一な厚みの薄膜を形成するために有利に用いることのできる簡単な構成の薄膜蒸着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、基板の中心位置の回りを基板平面に沿って回転するように基板を保持することのできる基板ホルダと、この基板ホルダの対向位置に設定された蒸発源設置領域とを内部に備えた真空槽からなる、基板表面に薄膜を蒸着により形成する装置において、基板の半径よりも長い長さを持つ細長い一もしくは二以上の蒸着遮蔽板が、基板が保持される領域の外側に設置された支点により、所定の周期にて先端部が基板の中心位置を覆うように移動する上記支点を中心にする回転運動もしくは揺動運動が可能なように設置されていることを特徴とする薄膜蒸着装置にある。
【００１２】
本発明の薄膜蒸着装置の好ましい態様は、下記の通りである。
（１）蒸着遮蔽板が二以上設置されていて、該二以上の蒸着遮蔽板が互いに独立に回転運動もしくは揺動運動を行なう。
（２）蒸着遮蔽板の回転運動もしくは揺動運動が、基板平面に平行な平面上の回転運動もしくは揺動運動である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の薄膜蒸着装置には、基板の半径よりも長い長さを持つ細長い蒸着遮蔽板が、基板ホルダの基板を保持する領域の外側に設置された支点により、所定の周期にて先端部が基板の中心位置を覆うように移動する上記支点を中心にする回転運動もしくは揺動運動が可能なように設置されている。本発明の薄膜蒸着装置は、基板を自転させ、さらに蒸着遮蔽板を回転運動もしくは揺動運動させながら薄膜を形成することにより、基板のサイズが大きい場合であっても、その中心位置を含む基板表面の全体に均一な厚みの薄膜を形成することができる。また、本発明の薄膜蒸着装置は、基板表面に均一な厚みの薄膜を形成するための特別なスパッタ手段を必要とせず、その構成が簡単である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の薄膜蒸着装置を、添付の図面を用いて説明する。図１は、本発明の薄膜蒸着装置の構成例を示す部分断面図であり、そして図２は、図１に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した薄膜蒸着装置１０の断面図である。
【００１５】
図１の薄膜蒸着装置１０は、基板１１の中心位置の回りを基板平面に沿って回転するように基板１１を保持することのできる基板ホルダ１２と、この基板ホルダ１２の対向位置に設定された蒸発源設置領域とを内部に備えた真空槽１３から構成される、基板表面に薄膜を蒸着により形成する装置であり、そして基板１１の半径よりも長い長さを持つ細長い二つの蒸着遮蔽板１４ａ、１４ｂが、基板１１が保持される領域の外側に設置された支点により、所定の周期にて先端部が基板１１の中心位置を覆うように移動する上記支点を中心にする回転運動が可能なように設置されている。
【００１６】
図１の薄膜蒸着装置１０の基板ホルダ１２は、真空槽１３の壁体に取り付けられた基板ホルダ用の回転軸１５に固定され、回転可能とされている。基板ホルダ１２には、基板１１として、例えば、円盤状のガラス基板が保持される。そして基板ホルダ１２を回転させることにより、基板１１の中心位置の回りは基板平面に沿って回転する。
【００１７】
基板ホルダとしては、基板の中心位置の回りを基板平面に沿って回転するように基板を保持することのできる公知の基板ホルダを用いることができる。例えば、基板をその周縁部あるいはその近傍の部位にて保持する円環状の基板ホルダであって、その円周方向に回転可能に構成された基板ホルダを用いることもできる。
【００１８】
図１の薄膜蒸着装置１０の基板ホルダ１２の対向位置に設定された蒸発源設置領域には、電子銃１７ａと、薄膜形成用の材料１６ａ、１６ｂを収容した容器１７ｂとから構成される蒸発源１７が設置される。
【００１９】
図１の薄膜蒸着装置１０の蒸発源１７は、電子銃１７ａにより薄膜形成用の材料１６ａに電子ビームを照射して、この電子ビームの照射により薄膜形成用の材料１６ａを加熱して蒸発させる電子ビーム蒸発源である。また、容器１７ｂが設置された回転テーブル１８を１８０度回転させることにより、電子銃１７ａによって薄膜形成用の材料１６ｂを加熱して蒸発させることができる。このように、蒸発源１７の容器１７ｂに収容された薄膜形成用の材料は、薄膜を形成する際には基板１１の回転軸上に配置されることが好ましい。
【００２０】
蒸発源としては、上記の電子ビーム蒸発源に限定されず、公知の蒸発源を用いることができる。蒸発源の例としては、発熱体の両端に電圧を加えることで生ずるジュール熱により薄膜形成用の材料を加熱して蒸発させる抵抗加熱蒸発源、薄膜形成用の材料から形成されたターゲットにレーザを照射して、このレーザ照射により薄膜形成用の材料を加熱して蒸発させるレーザ加熱蒸発源、および薄膜形成用の材料から形成されたターゲットに、電離した不活性ガス（例、アルゴンガス）のイオンを衝突させ、この衝突のエネルギーにより薄膜形成用材料を物理蒸発させるスパッタ蒸発源が挙げられる。
【００２１】
図１の薄膜蒸着装置１０は、真空槽１３の内部を排気口１９に接続された真空ポンプにより排気して高真空状態とし、次いで基板ホルダ１２に保持された基板１１を回転させ、そして蒸発源設置領域に設置された蒸発源１７にて蒸発させた薄膜形成用の材料１６ａ（もしくは薄膜形成用の材料１６ｂ）の蒸気を基板１１の表面に接触させ、この蒸気を固化そして堆積させることにより基板１１の表面に薄膜を蒸着により形成する装置である。
【００２２】
次に、本発明の薄膜蒸着装置の特徴部分である蒸着遮蔽板について説明する。図１に示すように、薄膜蒸着装置１０には、基板１１の半径よりも長い長さを持つ細長い二つの蒸着遮蔽板１４ａ、１４ｂが設置されている。薄膜蒸着装置１０の真空槽１３の壁体には、遮蔽板用の回転軸２０ｂ及び回転軸２０ｂと同軸に配置された円筒状の遮蔽板用の回転軸２０ａが取り付けられている。そして蒸着遮蔽板１４ａの基部は回転軸２０ａに、そして蒸着遮蔽板１４ｂの基部は回転軸２０ｂに固定されている。蒸着遮蔽板１４ａ、１４ｂのそれぞれは、各々の回転軸との固定部位を支点とし、この基板が保持される領域の外側に設置された支点により、所定の周期にて先端部が基板１１の中心位置を覆うように移動する回転運動が可能とされている。
【００２３】
図１の薄膜蒸着装置１０において、遮蔽板用の回転軸２０ａ、２０ｂのそれぞれを、例えば、モータなどで駆動することにより、蒸着遮蔽板１４ａ、１４ｂは互いに独立に回転運動を行なう。この蒸着遮蔽板の１４ａ、１４ｂの回転運動は、基板平面に平行な平面上の回転運動である。
【００２４】
図１の薄膜蒸着装置１０の場合、蒸着遮蔽板１４ａは、例えば、薄膜形成用の材料１６ａとして五酸化二タンタル（Ｔａ2Ｏ5）を用いて基板１１の表面に薄膜を形成する際に使用され、そして蒸着遮蔽板１４ｂは、例えば、薄膜形成用の材料１６ｂとして二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を用いて基板１１の表面に薄膜を形成する際に使用される。
【００２５】
図２に示すように、薄膜蒸着装置１０が備える蒸着遮蔽板１４ａ、１４ｂはともに、基部から先端部にかけて次第にその幅が広くなり、そして蒸着遮蔽板の基板の中心位置を覆う部位にて幅が最も広くなる形状に設定されている。
【００２６】
例えば、基板１１と蒸発源１７とを対向させ、基板１１の中心位置の回りを基板平面に沿って回転させながら（すなわち基板１１を自転させながら）、蒸着遮蔽板を使用しないで基板表面に薄膜を蒸着により形成すると、形成された薄膜の基板の中心位置における厚みが厚くなり、中心位置から離れるに従い厚みが薄くなる傾向にある。
【００２７】
一方、蒸着遮蔽板１４ａを回転運動させながら上記と同様にして薄膜を形成すると、基板の中心位置は所定の周期にて遮蔽板１４ａの先端部に覆われる。そして基板の中心位置、すなわち蒸着遮蔽板を使用せずに薄膜形成した際に厚みが厚くなる位置は、基板の中心から離れた位置よりも相対的に長い時間で遮蔽板に覆われる。これにより、これまで困難であった基板の中心位置における薄膜の厚みを調節することが可能となり、基板表面の全体に均一な厚みの薄膜を形成することができる。
【００２８】
基板の回転数及び遮蔽板の回転数は、互いに異なる値の素数に設定することが好ましい。このように回転数を設定することにより、基板表面に形成される薄膜の厚みムラの発生が抑制され、基板表面の全体により均一な厚みの薄膜を形成することができる。
【００２９】
なお、蒸着遮蔽板の形状は、蒸着遮蔽板を使用しないで形成された薄膜の厚み分布をもとに実験的に定められる。蒸着遮蔽板を使用しないで形成した薄膜の厚みの分布は、薄膜形成用の材料の蒸気の濃度分布、基板と蒸発源との互いの位置関係、蒸発源の種類や形状、あるいは薄膜形成用の材料の種類などに依存する。しかしながら、蒸着遮蔽板の形状が一端定まれば、それ以降は基板表面に均一な厚みの薄膜を再現性良く形成することができる。
【００３０】
このように、本発明の薄膜蒸着装置は、基板を自転させ、さらに蒸着遮蔽板を回転運動させながら薄膜を形成することにより、基板のサイズが大きい場合であっても、その中心位置を含む基板表面の全体に均一な厚みの薄膜を形成することができる。また、本発明の薄膜蒸着装置は、基板表面に均一な厚みの薄膜を形成するための特別なスパッタ手段を必要とせず、その構成が簡単である。
【００３１】
なお、図１の薄膜蒸着装置１０において、蒸着遮蔽板１４ａ、１４ｂの一方あるいは両方を揺動運動させることもできる。蒸着遮蔽板を揺動運動させても、回転運動させる場合と同様に、基板の中心位置を含む基板表面の全体に均一な厚みの薄膜を形成することができる。
【００３２】
また、図１の薄膜蒸着装置１０において、例えば、回転軸２０ａにさらに蒸着遮蔽板を一つあるいは二つ以上取り付けて、これらの蒸着遮蔽板を薄膜形成用の材料１６ａを用いて基板表面に薄膜を形成する際に使用することもできる。薄膜蒸着装置に二つ以上の蒸着遮蔽板を設置する場合、各々の遮蔽板の回転軸は、同軸に配置されていなくともよい。この場合、回転運動もしくは揺動運動させる蒸着遮蔽板が、これとは別の蒸着遮蔽板やその回転軸に接触しないように、各々の遮蔽板の配置を定める。
【００３３】
また、図１の薄膜蒸着装置１０には、発光素子２１ａと受光素子２１ｂから構成される光学式膜厚計が備えられている。この発光素子２１ａにより基板１１の表面に形成中の薄膜に光を照射し、次いでその透過光を受光素子２１ｂにて検出することにより、検出された光の光量から形成中の薄膜の光学膜厚を直接測定することができる。なお、形成中の薄膜の光学膜厚は、薄膜に照射した光の反射光を検出して直接測定してもよい。光学式膜厚計が備えられていると、本発明の薄膜蒸着装置により、例えば、誘電体多層膜フィルタを作製する場合に、その各々の誘電体薄膜を、基板の中心位置を含む基板表面の全体に所定の光学膜厚で均一に形成することができる。
【００３４】
なお、図１の薄膜蒸着装置１０の基板ホルダ１２は、光学式膜厚計の発光素子２１ａにて発生した光を受光素子２１ｂに到達させるために、例えば、ガラスなどの透明な材料から形成されている。基板ホルダとしては、発光素子にて発生した光の光路に該当する部分に透孔あるいはガラスなどの透明材料から形成された透明部位を備える、例えば、金属板などを用いることもできる。また、光学式膜厚計を用いる場合には、基板ホルダとして、上記のように基板をその周縁部あるいはその近傍の部位にて保持する円環状の基板ホルダを用いることも好ましい。
【００３５】
また、図１の薄膜蒸着装置１０には、基板ホルダ１２に保持された基板１１の蒸発源１７の側とは逆側に、高周波電源と電気的に接続された金属板２２が備えられている。薄膜蒸着装置１０による薄膜形成中に真空槽１３のガス導入口２３から酸素ガスやアルゴンガスなどを導入し、上記の金属板２２に高周波電圧を付与すると、イオンプレーティング効果を生じて基板表面に緻密な薄膜を形成することができる。なお、金属板２２には、上記の光学式膜厚計の発光素子２１ａにて発生した光の光路に該当する部分に透孔２４が備えられている。金属板２２には、透孔２４に代えて、例えば、ガラスなどの透明材料から形成された透明部位が備えられていてもよい。
【００３６】
また、金属板２２を設置する代わりに、真空槽１３の内部の蒸発源の側にイオン銃を設置することもできる。薄膜蒸着装置１０によって形成中の薄膜の表面にイオン銃によりイオンを照射すると、イオンアシスト効果を生じて上記金属板２２を用いる場合と同様に基板表面に緻密な薄膜を形成することができる。
【００３７】
図１の薄膜蒸着装置１０の基板ホルダ１２により、例えば、円盤状のガラス基板を保持そして回転させながら、蒸発源１７に収容された、例えば、五酸化二タンタル（Ｔａ2Ｏ5）を蒸発させ、蒸着遮蔽板１４ａを回転運動させながら基板上にＴａ2Ｏ5薄膜（高屈折率誘電体膜）を形成し、次いでテーブル１８を１８０度回転させて、蒸発源１７に収容された、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を蒸発させ、蒸着遮蔽板１４ｂを回転運動させながらＳｉＯ2薄膜（低屈折率誘電体膜）を形成する操作を繰り返すことにより、ガラス基板の表面に誘電体多層膜フィルタを作製することができる。本発明の薄膜蒸着装置を用いることにより、誘電体多層膜フィルタを構成する各々の誘電体薄膜を、基板の中心位置を含む基板表面の全体に均一な厚みで、さらに光学式膜厚計を用いることにより所定の光学膜厚で形成することができるため、極めて均一な光学特性を示す大きなサイズの誘電体多層膜フィルタを作製することができる。
【００３８】
図３は、本発明の薄膜蒸着装置の別の構成例を示す部分断面図である。図３に示すように、薄膜蒸着装置３０には、基板１１の半径よりも長い長さを持つ細長い二つの蒸着遮蔽板３４ａ、３４ｂが備えられている。薄膜蒸着装置３０の真空槽１３の側壁には、遮蔽板用の回転軸２０ｂ及び回転軸２０ｂと同軸に配置された円筒状の遮蔽板用の回転軸２０ａが斜めに取り付けられている。そして蒸着遮蔽板３４ａの基部は回転軸２０ａに、そして蒸着遮蔽板３４ｂの基部は回転軸２０ｂに固定されている。
【００３９】
各々の蒸着遮蔽板は、その回転軸を中心とする円錐面上を移動しながら回転運動する。すなわち、蒸着遮蔽板３４ａ、３４ｂのそれぞれは、各々の回転軸との固定部位を支点とし、この基板が保持される領域の外側に設置された支点により、所定の周期にて先端部が基板１１の中心位置を覆うように移動する回転運動が可能とされている。
【００４０】
薄膜蒸着装置３０は、図１の薄膜蒸着装置１０と真空槽のサイズが同じである場合、より大きなサイズの基板を真空槽の内部に配置することができる。
【００４１】
図３の薄膜蒸着装置３０の構成は、各々の蒸着遮蔽板がその回転軸を中心とする円錐面上を移動する回転運動が可能なように設置されていること以外は図１の薄膜蒸着装置１０と同様である。
【００４２】
図４は、本発明の薄膜蒸着装置のさらに別の構成例を示す部分断面図である。図４に示すように、薄膜蒸着装置４０の真空槽１３の側壁には、遮蔽板用の回転軸５０ａが取り付けられている。そしてこの回転軸５０ａには、互いにかみ合わされた一対のカサ歯車４１ａ、４１ｂを介して蒸着遮蔽板４４ａが取り付けられている。薄膜蒸着装置４０の真空槽１３の側壁の上記回転軸５０ａの取り付け位置とは別の位置には、同様に上記とは別の遮蔽板用の回転軸が取り付けられており、そしてこの回転軸には一対のカサ歯車を介して上記とは別の蒸着遮蔽板が取り付けられている。
【００４３】
各々の遮蔽板は、遮蔽板を支持するカサ歯車との固定部位を支点とし、この基板が保持される領域の外側に設定された支点により、所定の周期にて先端部が基板１１の中心位置を覆うように移動する揺動運動が可能とされている。
【００４４】
薄膜蒸着装置４０もまた、図１の薄膜蒸着装置１０と真空槽のサイズが同じである場合、より大きなサイズの基板を真空槽の内部に配置することができる。
【００４５】
図４の薄膜蒸着装置４０の構成は、各々の蒸着遮蔽板が揺動運動が可能なように設置されていること以外は、図３の薄膜蒸着装置３０と同様である。
【実施例１】
【００４６】
図１の薄膜蒸着装置１０の基板ホルダ１２に、直径が１６０ｍｍのガラス基板を取り付けた。次に、真空槽１３の内部に備えられた蒸発源１７の上側に設けられた凹部のそれぞれに、五酸化二タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、そして二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）の粉末を入れた。そして真空槽１３の排気口１９に接続された真空ポンプにより真空槽の内部を排気した後にガス導入口から酸素ガスを導入し、次いで基板ホルダ１２の上側に配置された金属板２２に高周波電圧を印加した。この酸素ガスの導入と高周波電圧の印加によりイオンプレーティング効果を生じるため、基板の表面に緻密な薄膜を形成することが可能となる。
【００４７】
次に、ガラス基板を５１ｒｐｍで回転させ、そして蒸着遮蔽板１４ａを３７ｒｐｍで回転させながら、蒸発源１７の凹部に入れたＴａ2Ｏ5粉末に電子ビームを照射して加熱蒸発させ、基板表面にＴａ2Ｏ5薄膜を蒸着により形成した。なお、Ｔａ2Ｏ5薄膜は、蒸着中の膜に真空槽内部に配置された発光素子２１ａにより光を照射し、その透過光を受光素子２１ｂで検出して得られる膜の透過率を観測しながら所定の光学膜厚に設定した。
【００４８】
次いで、回転テーブル１８を１８０度回転させたのち、Ｔａ2Ｏ5薄膜の形成と同様にして、ガラス基板を５１ｒｐｍで回転させ、そして蒸着遮蔽板１４ｂを３７ｒｐｍで回転させながら、蒸発源１７の凹部に入れたＳｉＯ2粉末に電子ビームを照射して加熱蒸発させ、上記Ｔａ2Ｏ5薄膜の表面に所定の光学膜厚のＳｉＯ2薄膜を蒸着した。
【００４９】
同様にしてＴａ2Ｏ5薄膜とＳｉＯ2薄膜の蒸着を繰り返し、ガラス基板の側から（ＨＬ３Ｈ３Ｌ３Ｈ８Ｌ３Ｈ３Ｌ３ＨＬＨＬ）2 の層構成を有するバンドパスフィルタ（中心波長λ＝５５０ｎｍ）を作製した。なお、前記のバンドパスフィルタの層構成の記載中、「Ｈ」は、光学膜厚がλ／４であるＴａ2Ｏ5 薄膜を意味し、そして「Ｌ」は、光学膜厚がλ／４であるＳｉＯ2薄膜を意味する。
【００５０】
作製したバンドパスフィルタの基板中心位置における膜厚を測定し、次いで中心位置から１０ｍｍ間隔で膜厚を測定した。その結果、得られた厚みの最大値と最小値との差は１ｎｍ以下であった。
【００５１】
図５は、作製したバンドパスフィルタの分光透過率特性を示す図である。図５に実線で記入した曲線Ａは、バンドパスフィルタの基板中心位置における分光透過率特性を示し、そして破線で記入した曲線Ｂは、中心位置から７０ｍｍ離れた位置（以下、縁部側の位置という）における分光透過率特性を示している。図５に示すように、本発明の薄膜蒸着装置を用いて作製したバンドパスフィルタは、基板中心位置と縁部側の位置における分光透過率特性がほぼ一致しており、その表面方向に沿って均一な光学特性を有していることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の薄膜蒸着装置の構成例を示す部分断面図である。
【図２】図１に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した薄膜蒸着装置の断面図である。
【図３】本発明の薄膜蒸着装置の別の構成例を示す部分断面図である。
【図４】本発明の薄膜蒸着装置のさらに別の構成例を示す部分断面図である。
【図５】実施例１で作製したバンドパスフィルタの分光透過率特性を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 薄膜蒸着装置
１１ 基板
１２ 基板ホルダ
１３ 真空槽
１４ａ、１４ｂ 蒸着遮蔽板
１５ 基板ホルダ用の回転軸
１６ａ、１６ｂ 薄膜形成用の材料
１７ 蒸発源
１７ａ 電子銃
１７ｂ 容器
１８ 回転テーブル
１９ 排気口
２０ａ、２０ｂ 遮蔽板用の回転軸
２１ａ 発光素子
２１ｂ 受光素子
２２ 金属板
２３ ガス導入口
２４ 透孔
３０ 薄膜蒸着装置
３４ａ、３４ｂ 蒸着遮蔽板
４０ 薄膜蒸着装置
４１ａ、４１ｂ カサ歯車
４４ａ 蒸着遮蔽板
５０ａ 遮蔽板用の回転軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜蒸着装置は、半導体デバイスや光学フィルタなどを構成する薄膜を形成するために用いられている。これらの薄膜は、シリコン基板やガラス基板などの基板の表面に均一な厚みで形成されることが好ましい。例えば、ガラス基板などの表面に高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜とを交互に積層して得られる誘電体多層膜フィルタ（光学フィルタ）においては、各々の誘電体膜の厚みによりその光学特性が定まるため、極めて均一な厚みで薄膜を形成する技術が必要とされる。
【０００３】
薄膜蒸着装置としては、真空蒸着装置、イオンプレーティング蒸着装置、イオンアシスト蒸着装置、あるいはスパッタリング蒸着装置などが知られている。これらの薄膜蒸着装置は、薄膜形成用の材料を加熱やスパッタリングにより気化する蒸発源に基板を対向させ、そして蒸発源にて気化した薄膜形成用材料の蒸気を基板の表面に接触させ、これを固化そして堆積させて薄膜を形成する。基板表面に形成される薄膜の厚みは、例えば、蒸着中の薄膜形成用材料の蒸気の濃度分布などの影響を受けて不均一になり易い。これを防止するために、蒸着中に基板を自転あるいは公転させることは知られている。
【０００４】
特許文献１には、真空槽、この真空槽の内部にて複数の被着物（基板）を内側面に保持する公転式ドームとこの公転式ドームに対向配置された蒸発源、この蒸発源と公転式ドームとの間に配置された補正板、そしてこの補正板を保持して上記公転式ドームと同軸に回転する回転手段を備えた真空蒸着装置が開示されている。補正板は、例えば、その一方の端部にてモータと歯車を用いて上記公転式ドームと同軸に回転可能とされたリングギア（回転手段）に保持され、そして他方の端部がリングギアの回転軸近傍に配置される。そしてこのような補正板と回転手段とを備える真空蒸着装置によれば、被着物への成膜の均一化が図れるとされている。
【０００５】
特許文献２には、基板を自転させながら薄膜を蒸着により形成する際に、蒸着中の薄膜にイオンを照射して表面をスパッタするスパッタ手段を備えた真空蒸着装置が開示されている。そして蒸着中の薄膜の表面をスパッタすることにより、形成される薄膜の厚みを均一にできるとされている。また、蒸着中の薄膜に光を照射し、その反射光や透過光の光量をもとに蒸着中の薄膜の光学膜厚を算出し、これをもとに薄膜に照射するイオンの濃度分布を変化させることにより、形成される薄膜の厚みをさらに均一にできるとされている。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７６８２０号公報
【特許文献２】特開２００３−８２４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、上記の誘電体多層膜フィルタは、天体望遠鏡で特定波長の光によって天体像を観測するために用いられる。このような場合、誘電体多層膜フィルタのサイズは大きいことが望ましい。誘電体多層膜フィルタのサイズが大きいほど天体望遠鏡の直径を大きくすることができ、より明るい天体像が得られるためである。
【０００８】
上記の特許文献１の真空蒸着装置のように、基板を公転させながら補正板を用いて薄膜を蒸着することにより、基板表面に形成される薄膜の厚みをある程度は均一にすることができる。しかしながら、この真空蒸着装置は、公転式ドームの回転軸上に補正板が配置されないため、この回転軸上に配置された基板の表面部分に形成される薄膜の厚みを均一にすることが難しい。このため、大きなサイズの基板の表面に均一な厚みの薄膜を形成するには十分に満足できるものではない。
【０００９】
一方、特許文献２のように、自転する基板上に薄膜を蒸着しながら蒸着中の薄膜の表面をスパッタすることにより、大きなサイズの基板の表面にある程度は均一な厚みの薄膜を形成することができる。しかしながら、蒸着装置に薄膜の表面をスパッタするためのスパッタ手段を付設する必要があるために装置構成が複雑となる。
【００１０】
本発明の目的は、大きなサイズの基板の表面に均一な厚みの薄膜を形成するために有利に用いることのできる簡単な構成の薄膜蒸着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、基板の中心位置の回りを基板平面に沿って回転するように基板を保持することのできる基板ホルダと、この基板ホルダの対向位置に設定された蒸発源設置領域とを内部に備えた真空槽からなる、基板表面に薄膜を蒸着により形成する装置において、基板の半径よりも長い長さを持つ細長い一もしくは二以上の蒸着遮蔽板が、基板が保持される領域の外側に設置された支点により、所定の周期にて先端部が基板の中心位置を覆うように移動する上記支点を中心にする回転運動もしくは揺動運動が可能なように設置されていることを特徴とする薄膜蒸着装置にある。
【００１２】
本発明の薄膜蒸着装置の好ましい態様は、下記の通りである。
（１）蒸着遮蔽板が二以上設置されていて、該二以上の蒸着遮蔽板が互いに独立に回転運動もしくは揺動運動を行なう。
（２）蒸着遮蔽板の回転運動もしくは揺動運動が、基板平面に平行な平面上の回転運動もしくは揺動運動である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の薄膜蒸着装置には、基板の半径よりも長い長さを持つ細長い蒸着遮蔽板が、基板ホルダの基板を保持する領域の外側に設置された支点により、所定の周期にて先端部が基板の中心位置を覆うように移動する上記支点を中心にする回転運動もしくは揺動運動が可能なように設置されている。本発明の薄膜蒸着装置は、基板を自転させ、さらに蒸着遮蔽板を回転運動もしくは揺動運動させながら薄膜を形成することにより、基板のサイズが大きい場合であっても、その中心位置を含む基板表面の全体に均一な厚みの薄膜を形成することができる。また、本発明の薄膜蒸着装置は、基板表面に均一な厚みの薄膜を形成するための特別なスパッタ手段を必要とせず、その構成が簡単である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の薄膜蒸着装置を、添付の図面を用いて説明する。図１は、本発明の薄膜蒸着装置の構成例を示す部分断面図であり、そして図２は、図１に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した薄膜蒸着装置１０の断面図である。
【００１５】
図１の薄膜蒸着装置１０は、基板１１の中心位置の回りを基板平面に沿って回転するように基板１１を保持することのできる基板ホルダ１２と、この基板ホルダ１２の対向位置に設定された蒸発源設置領域とを内部に備えた真空槽１３から構成される、基板表面に薄膜を蒸着により形成する装置であり、そして基板１１の半径よりも長い長さを持つ細長い二つの蒸着遮蔽板１４ａ、１４ｂが、基板１１が保持される領域の外側に設置された支点により、所定の周期にて先端部が基板１１の中心位置を覆うように移動する上記支点を中心にする回転運動が可能なように設置されている。
【００１６】
図１の薄膜蒸着装置１０の基板ホルダ１２は、真空槽１３の壁体に取り付けられた基板ホルダ用の回転軸１５に固定され、回転可能とされている。基板ホルダ１２には、基板１１として、例えば、円盤状のガラス基板が保持される。そして基板ホルダ１２を回転させることにより、基板１１の中心位置の回りは基板平面に沿って回転する。
【００１７】
基板ホルダとしては、基板の中心位置の回りを基板平面に沿って回転するように基板を保持することのできる公知の基板ホルダを用いることができる。例えば、基板をその周縁部あるいはその近傍の部位にて保持する円環状の基板ホルダであって、その円周方向に回転可能に構成された基板ホルダを用いることもできる。
【００１８】
図１の薄膜蒸着装置１０の基板ホルダ１２の対向位置に設定された蒸発源設置領域には、電子銃１７ａと、薄膜形成用の材料１６ａ、１６ｂを収容した容器１７ｂとから構成される蒸発源１７が設置される。
【００１９】
図１の薄膜蒸着装置１０の蒸発源１７は、電子銃１７ａにより薄膜形成用の材料１６ａに電子ビームを照射して、この電子ビームの照射により薄膜形成用の材料１６ａを加熱して蒸発させる電子ビーム蒸発源である。また、容器１７ｂが設置された回転テーブル１８を１８０度回転させることにより、電子銃１７ａによって薄膜形成用の材料１６ｂを加熱して蒸発させることができる。このように、蒸発源１７の容器１７ｂに収容された薄膜形成用の材料は、薄膜を形成する際には基板１１の回転軸上に配置されることが好ましい。
【００２０】
蒸発源としては、上記の電子ビーム蒸発源に限定されず、公知の蒸発源を用いることができる。蒸発源の例としては、発熱体の両端に電圧を加えることで生ずるジュール熱により薄膜形成用の材料を加熱して蒸発させる抵抗加熱蒸発源、薄膜形成用の材料から形成されたターゲットにレーザを照射して、このレーザ照射により薄膜形成用の材料を加熱して蒸発させるレーザ加熱蒸発源、および薄膜形成用の材料から形成されたターゲットに、電離した不活性ガス（例、アルゴンガス）のイオンを衝突させ、この衝突のエネルギーにより薄膜形成用材料を物理蒸発させるスパッタ蒸発源が挙げられる。
【００２１】
図１の薄膜蒸着装置１０は、真空槽１３の内部を排気口１９に接続された真空ポンプにより排気して高真空状態とし、次いで基板ホルダ１２に保持された基板１１を回転させ、そして蒸発源設置領域に設置された蒸発源１７にて蒸発させた薄膜形成用の材料１６ａ（もしくは薄膜形成用の材料１６ｂ）の蒸気を基板１１の表面に接触させ、この蒸気を固化そして堆積させることにより基板１１の表面に薄膜を蒸着により形成する装置である。
【００２２】
次に、本発明の薄膜蒸着装置の特徴部分である蒸着遮蔽板について説明する。図１に示すように、薄膜蒸着装置１０には、基板１１の半径よりも長い長さを持つ細長い二つの蒸着遮蔽板１４ａ、１４ｂが設置されている。薄膜蒸着装置１０の真空槽１３の壁体には、遮蔽板用の回転軸２０ｂ及び回転軸２０ｂと同軸に配置された円筒状の遮蔽板用の回転軸２０ａが取り付けられている。そして蒸着遮蔽板１４ａの基部は回転軸２０ａに、そして蒸着遮蔽板１４ｂの基部は回転軸２０ｂに固定されている。蒸着遮蔽板１４ａ、１４ｂのそれぞれは、各々の回転軸との固定部位を支点とし、この基板が保持される領域の外側に設置された支点により、所定の周期にて先端部が基板１１の中心位置を覆うように移動する回転運動が可能とされている。
【００２３】
図１の薄膜蒸着装置１０において、遮蔽板用の回転軸２０ａ、２０ｂのそれぞれを、例えば、モータなどで駆動することにより、蒸着遮蔽板１４ａ、１４ｂは互いに独立に回転運動を行なう。この蒸着遮蔽板の１４ａ、１４ｂの回転運動は、基板平面に平行な平面上の回転運動である。
【００２４】
図１の薄膜蒸着装置１０の場合、蒸着遮蔽板１４ａは、例えば、薄膜形成用の材料１６ａとして五酸化二タンタル（Ｔａ2Ｏ5）を用いて基板１１の表面に薄膜を形成する際に使用され、そして蒸着遮蔽板１４ｂは、例えば、薄膜形成用の材料１６ｂとして二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を用いて基板１１の表面に薄膜を形成する際に使用される。
【００２５】
図２に示すように、薄膜蒸着装置１０が備える蒸着遮蔽板１４ａ、１４ｂはともに、基部から先端部にかけて次第にその幅が広くなり、そして蒸着遮蔽板の基板の中心位置を覆う部位にて幅が最も広くなる形状に設定されている。
【００２６】
例えば、基板１１と蒸発源１７とを対向させ、基板１１の中心位置の回りを基板平面に沿って回転させながら（すなわち基板１１を自転させながら）、蒸着遮蔽板を使用しないで基板表面に薄膜を蒸着により形成すると、形成された薄膜の基板の中心位置における厚みが厚くなり、中心位置から離れるに従い厚みが薄くなる傾向にある。
【００２７】
一方、蒸着遮蔽板１４ａを回転運動させながら上記と同様にして薄膜を形成すると、基板の中心位置は所定の周期にて遮蔽板１４ａの先端部に覆われる。そして基板の中心位置、すなわち蒸着遮蔽板を使用せずに薄膜形成した際に厚みが厚くなる位置は、基板の中心から離れた位置よりも相対的に長い時間で遮蔽板に覆われる。これにより、これまで困難であった基板の中心位置における薄膜の厚みを調節することが可能となり、基板表面の全体に均一な厚みの薄膜を形成することができる。
【００２８】
基板の回転数及び遮蔽板の回転数は、互いに異なる値の素数に設定することが好ましい。このように回転数を設定することにより、基板表面に形成される薄膜の厚みムラの発生が抑制され、基板表面の全体により均一な厚みの薄膜を形成することができる。
【００２９】
なお、蒸着遮蔽板の形状は、蒸着遮蔽板を使用しないで形成された薄膜の厚み分布をもとに実験的に定められる。蒸着遮蔽板を使用しないで形成した薄膜の厚みの分布は、薄膜形成用の材料の蒸気の濃度分布、基板と蒸発源との互いの位置関係、蒸発源の種類や形状、あるいは薄膜形成用の材料の種類などに依存する。しかしながら、蒸着遮蔽板の形状が一端定まれば、それ以降は基板表面に均一な厚みの薄膜を再現性良く形成することができる。
【００３０】
このように、本発明の薄膜蒸着装置は、基板を自転させ、さらに蒸着遮蔽板を回転運動させながら薄膜を形成することにより、基板のサイズが大きい場合であっても、その中心位置を含む基板表面の全体に均一な厚みの薄膜を形成することができる。また、本発明の薄膜蒸着装置は、基板表面に均一な厚みの薄膜を形成するための特別なスパッタ手段を必要とせず、その構成が簡単である。
【００３１】
なお、図１の薄膜蒸着装置１０において、蒸着遮蔽板１４ａ、１４ｂの一方あるいは両方を揺動運動させることもできる。蒸着遮蔽板を揺動運動させても、回転運動させる場合と同様に、基板の中心位置を含む基板表面の全体に均一な厚みの薄膜を形成することができる。
【００３２】
また、図１の薄膜蒸着装置１０において、例えば、回転軸２０ａにさらに蒸着遮蔽板を一つあるいは二つ以上取り付けて、これらの蒸着遮蔽板を薄膜形成用の材料１６ａを用いて基板表面に薄膜を形成する際に使用することもできる。薄膜蒸着装置に二つ以上の蒸着遮蔽板を設置する場合、各々の遮蔽板の回転軸は、同軸に配置されていなくともよい。この場合、回転運動もしくは揺動運動させる蒸着遮蔽板が、これとは別の蒸着遮蔽板やその回転軸に接触しないように、各々の遮蔽板の配置を定める。
【００３３】
また、図１の薄膜蒸着装置１０には、発光素子２１ａと受光素子２１ｂから構成される光学式膜厚計が備えられている。この発光素子２１ａにより基板１１の表面に形成中の薄膜に光を照射し、次いでその透過光を受光素子２１ｂにて検出することにより、検出された光の光量から形成中の薄膜の光学膜厚を直接測定することができる。なお、形成中の薄膜の光学膜厚は、薄膜に照射した光の反射光を検出して直接測定してもよい。光学式膜厚計が備えられていると、本発明の薄膜蒸着装置により、例えば、誘電体多層膜フィルタを作製する場合に、その各々の誘電体薄膜を、基板の中心位置を含む基板表面の全体に所定の光学膜厚で均一に形成することができる。
【００３４】
なお、図１の薄膜蒸着装置１０の基板ホルダ１２は、光学式膜厚計の発光素子２１ａにて発生した光を受光素子２１ｂに到達させるために、例えば、ガラスなどの透明な材料から形成されている。基板ホルダとしては、発光素子にて発生した光の光路に該当する部分に透孔あるいはガラスなどの透明材料から形成された透明部位を備える、例えば、金属板などを用いることもできる。また、光学式膜厚計を用いる場合には、基板ホルダとして、上記のように基板をその周縁部あるいはその近傍の部位にて保持する円環状の基板ホルダを用いることも好ましい。
【００３５】
また、図１の薄膜蒸着装置１０には、基板ホルダ１２に保持された基板１１の蒸発源１７の側とは逆側に、高周波電源と電気的に接続された金属板２２が備えられている。薄膜蒸着装置１０による薄膜形成中に真空槽１３のガス導入口２３から酸素ガスやアルゴンガスなどを導入し、上記の金属板２２に高周波電圧を付与すると、イオンプレーティング効果を生じて基板表面に緻密な薄膜を形成することができる。なお、金属板２２には、上記の光学式膜厚計の発光素子２１ａにて発生した光の光路に該当する部分に透孔２４が備えられている。金属板２２には、透孔２４に代えて、例えば、ガラスなどの透明材料から形成された透明部位が備えられていてもよい。
【００３６】
また、金属板２２を設置する代わりに、真空槽１３の内部の蒸発源の側にイオン銃を設置することもできる。薄膜蒸着装置１０によって形成中の薄膜の表面にイオン銃によりイオンを照射すると、イオンアシスト効果を生じて上記金属板２２を用いる場合と同様に基板表面に緻密な薄膜を形成することができる。
【００３７】
図１の薄膜蒸着装置１０の基板ホルダ１２により、例えば、円盤状のガラス基板を保持そして回転させながら、蒸発源１７に収容された、例えば、五酸化二タンタル（Ｔａ2Ｏ5）を蒸発させ、蒸着遮蔽板１４ａを回転運動させながら基板上にＴａ2Ｏ5薄膜（高屈折率誘電体膜）を形成し、次いでテーブル１８を１８０度回転させて、蒸発源１７に収容された、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を蒸発させ、蒸着遮蔽板１４ｂを回転運動させながらＳｉＯ2薄膜（低屈折率誘電体膜）を形成する操作を繰り返すことにより、ガラス基板の表面に誘電体多層膜フィルタを作製することができる。本発明の薄膜蒸着装置を用いることにより、誘電体多層膜フィルタを構成する各々の誘電体薄膜を、基板の中心位置を含む基板表面の全体に均一な厚みで、さらに光学式膜厚計を用いることにより所定の光学膜厚で形成することができるため、極めて均一な光学特性を示す大きなサイズの誘電体多層膜フィルタを作製することができる。
【００３８】
図３は、本発明の薄膜蒸着装置の別の構成例を示す部分断面図である。図３に示すように、薄膜蒸着装置３０には、基板１１の半径よりも長い長さを持つ細長い二つの蒸着遮蔽板３４ａ、３４ｂが備えられている。薄膜蒸着装置３０の真空槽１３の側壁には、遮蔽板用の回転軸２０ｂ及び回転軸２０ｂと同軸に配置された円筒状の遮蔽板用の回転軸２０ａが斜めに取り付けられている。そして蒸着遮蔽板３４ａの基部は回転軸２０ａに、そして蒸着遮蔽板３４ｂの基部は回転軸２０ｂに固定されている。
【００３９】
各々の蒸着遮蔽板は、その回転軸を中心とする円錐面上を移動しながら回転運動する。すなわち、蒸着遮蔽板３４ａ、３４ｂのそれぞれは、各々の回転軸との固定部位を支点とし、この基板が保持される領域の外側に設置された支点により、所定の周期にて先端部が基板１１の中心位置を覆うように移動する回転運動が可能とされている。
【００４０】
薄膜蒸着装置３０は、図１の薄膜蒸着装置１０と真空槽のサイズが同じである場合、より大きなサイズの基板を真空槽の内部に配置することができる。
【００４１】
図３の薄膜蒸着装置３０の構成は、各々の蒸着遮蔽板がその回転軸を中心とする円錐面上を移動する回転運動が可能なように設置されていること以外は図１の薄膜蒸着装置１０と同様である。
【００４２】
図４は、本発明の薄膜蒸着装置のさらに別の構成例を示す部分断面図である。図４に示すように、薄膜蒸着装置４０の真空槽１３の側壁には、遮蔽板用の回転軸５０ａが取り付けられている。そしてこの回転軸５０ａには、互いにかみ合わされた一対のカサ歯車４１ａ、４１ｂを介して蒸着遮蔽板４４ａが取り付けられている。薄膜蒸着装置４０の真空槽１３の側壁の上記回転軸５０ａの取り付け位置とは別の位置には、同様に上記とは別の遮蔽板用の回転軸が取り付けられており、そしてこの回転軸には一対のカサ歯車を介して上記とは別の蒸着遮蔽板が取り付けられている。
【００４３】
各々の遮蔽板は、遮蔽板を支持するカサ歯車との固定部位を支点とし、この基板が保持される領域の外側に設定された支点により、所定の周期にて先端部が基板１１の中心位置を覆うように移動する揺動運動が可能とされている。
【００４４】
薄膜蒸着装置４０もまた、図１の薄膜蒸着装置１０と真空槽のサイズが同じである場合、より大きなサイズの基板を真空槽の内部に配置することができる。
【００４５】
図４の薄膜蒸着装置４０の構成は、各々の蒸着遮蔽板が揺動運動が可能なように設置されていること以外は、図３の薄膜蒸着装置３０と同様である。
【実施例１】
【００４６】
図１の薄膜蒸着装置１０の基板ホルダ１２に、直径が１６０ｍｍのガラス基板を取り付けた。次に、真空槽１３の内部に備えられた蒸発源１７の上側に設けられた凹部のそれぞれに、五酸化二タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、そして二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）の粉末を入れた。そして真空槽１３の排気口１９に接続された真空ポンプにより真空槽の内部を排気した後にガス導入口から酸素ガスを導入し、次いで基板ホルダ１２の上側に配置された金属板２２に高周波電圧を印加した。この酸素ガスの導入と高周波電圧の印加によりイオンプレーティング効果を生じるため、基板の表面に緻密な薄膜を形成することが可能となる。
【００４７】
次に、ガラス基板を５１ｒｐｍで回転させ、そして蒸着遮蔽板１４ａを３７ｒｐｍで回転させながら、蒸発源１７の凹部に入れたＴａ2Ｏ5粉末に電子ビームを照射して加熱蒸発させ、基板表面にＴａ2Ｏ5薄膜を蒸着により形成した。なお、Ｔａ2Ｏ5薄膜は、蒸着中の膜に真空槽内部に配置された発光素子２１ａにより光を照射し、その透過光を受光素子２１ｂで検出して得られる膜の透過率を観測しながら所定の光学膜厚に設定した。
【００４８】
次いで、回転テーブル１８を１８０度回転させたのち、Ｔａ2Ｏ5薄膜の形成と同様にして、ガラス基板を５１ｒｐｍで回転させ、そして蒸着遮蔽板１４ｂを３７ｒｐｍで回転させながら、蒸発源１７の凹部に入れたＳｉＯ2粉末に電子ビームを照射して加熱蒸発させ、上記Ｔａ2Ｏ5薄膜の表面に所定の光学膜厚のＳｉＯ2薄膜を蒸着した。
【００４９】
同様にしてＴａ2Ｏ5薄膜とＳｉＯ2薄膜の蒸着を繰り返し、ガラス基板の側から（ＨＬ３Ｈ３Ｌ３Ｈ８Ｌ３Ｈ３Ｌ３ＨＬＨＬ）2 の層構成を有するバンドパスフィルタ（中心波長λ＝５５０ｎｍ）を作製した。なお、前記のバンドパスフィルタの層構成の記載中、「Ｈ」は、光学膜厚がλ／４であるＴａ2Ｏ5 薄膜を意味し、そして「Ｌ」は、光学膜厚がλ／４であるＳｉＯ2薄膜を意味する。
【００５０】
作製したバンドパスフィルタの基板中心位置における膜厚を測定し、次いで中心位置から１０ｍｍ間隔で膜厚を測定した。その結果、得られた厚みの最大値と最小値との差は１ｎｍ以下であった。
【００５１】
図５は、作製したバンドパスフィルタの分光透過率特性を示す図である。図５に実線で記入した曲線Ａは、バンドパスフィルタの基板中心位置における分光透過率特性を示し、そして破線で記入した曲線Ｂは、中心位置から７０ｍｍ離れた位置（以下、縁部側の位置という）における分光透過率特性を示している。図５に示すように、本発明の薄膜蒸着装置を用いて作製したバンドパスフィルタは、基板中心位置と縁部側の位置における分光透過率特性がほぼ一致しており、その表面方向に沿って均一な光学特性を有していることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の薄膜蒸着装置の構成例を示す部分断面図である。
【図２】図１に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した薄膜蒸着装置の断面図である。
【図３】本発明の薄膜蒸着装置の別の構成例を示す部分断面図である。
【図４】本発明の薄膜蒸着装置のさらに別の構成例を示す部分断面図である。
【図５】実施例１で作製したバンドパスフィルタの分光透過率特性を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 薄膜蒸着装置
１１ 基板
１２ 基板ホルダ
１３ 真空槽
１４ａ、１４ｂ 蒸着遮蔽板
１５ 基板ホルダ用の回転軸
１６ａ、１６ｂ 薄膜形成用の材料
１７ 蒸発源
１７ａ 電子銃
１７ｂ 容器
１８ 回転テーブル
１９ 排気口
２０ａ、２０ｂ 遮蔽板用の回転軸
２１ａ 発光素子
２１ｂ 受光素子
２２ 金属板
２３ ガス導入口
２４ 透孔
３０ 薄膜蒸着装置
３４ａ、３４ｂ 蒸着遮蔽板
４０ 薄膜蒸着装置
４１ａ、４１ｂ カサ歯車
４４ａ 蒸着遮蔽板
５０ａ 遮蔽板用の回転軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の中心位置の回りを基板平面に沿って回転するように基板を保持することのできる基板ホルダと該基板ホルダの対向位置に設定された蒸発源設置領域とを内部に備えた真空槽からなる、基板表面に薄膜を蒸着により形成する装置において、基板の半径よりも長い長さを持つ細長い一もしくは二以上の蒸着遮蔽板が、基板が保持される領域の外側に設置された支点により、所定の周期にて先端部が基板の中心位置を覆うように移動する該支点を中心にする回転運動もしくは揺動運動が可能なように設置されていることを特徴とする薄膜蒸着装置。
【請求項２】
蒸着遮蔽板が二以上設置されていて、該二以上の蒸着遮蔽板が互いに独立に回転運動もしくは揺動運動を行なうことを特徴とする請求項１に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項３】
蒸着遮蔽板の回転運動もしくは揺動運動が、基板平面に平行な平面上の回転運動もしくは揺動運動であることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項１】
基板の中心位置の回りを基板平面に沿って回転するように基板を保持することのできる基板ホルダと該基板ホルダの対向位置に設定された蒸発源設置領域とを内部に備えた真空槽からなる、基板表面に薄膜を蒸着により形成する装置において、基板の半径よりも長い長さを持つ細長い一もしくは二以上の蒸着遮蔽板が、基板が保持される領域の外側に設置された支点により、所定の周期にて先端部が基板の中心位置を覆うように移動する該支点を中心にする回転運動もしくは揺動運動が可能なように設置されていることを特徴とする薄膜蒸着装置。
【請求項２】
蒸着遮蔽板が二以上設置されていて、該二以上の蒸着遮蔽板が互いに独立に回転運動もしくは揺動運動を行なうことを特徴とする請求項１に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項３】
蒸着遮蔽板の回転運動もしくは揺動運動が、基板平面に平行な平面上の回転運動もしくは揺動運動であることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の薄膜蒸着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−７０３３０（Ｐ２００６−７０３３０Ａ）
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２５６０８８（Ｐ２００４−２５６０８８）
【出願日】平成１６年９月２日（２００４．９．２）
【出願人】（０００２３１４７５）日本真空光学株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２日（２００４．９．２）
【出願人】（０００２３１４７５）日本真空光学株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
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