JP2002053947A - 真空成膜装置 - Google Patents
真空成膜装置Info
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Abstract
合に、基材に対する蒸着膜の付着力低下を防止すること
が可能な真空成膜装置を提供する。 【解決手段】 板状の基材8の一方の主面に蒸着膜を形
成する真空成膜装置1であって、真空チャンバ2と、真
空チャンバ2内に配設された、基8材を保持するための
基材ホルダ3と、真空チャンバ2内に、基材ホルダ3に
保持される基材8の一方の主面を望むように配置され
た、蒸着膜形成材料を蒸発させるための蒸発装置9と、
基材ホルダ3に保持される基材8の他方の主面を加熱す
るための加熱装置20と、基材ホルダ3に保持される基材
8の一方の主面にビーム状の加熱光14を照射するための
加熱光照射装置105とを備えたものである。
Description
し、特に板状の基材の片面に所定温度で蒸着膜を形成す
るものに関する。
ホルダと蒸着膜形成材料からなる蒸発源とが対向するよ
うに配置され、蒸発源から蒸着膜形成材料を蒸発させな
がらそれを基材ホルダに保持された基材の表面に凝縮さ
せて蒸着膜を形成するものである。
程を経て完成される製品の中には、保護膜を有するレン
ズ、ミラーのように、板状の基材の片面に所定温度下で
蒸着膜を形成するものがある。このような製品用の真空
成膜装置では、基材ホルダの背後に加熱ヒータが設けら
れ、その加熱ヒータで板状の基材の背面(蒸着膜を形成
する側と反対側の面)を加熱して、その基材を所定の温
度に維持しながら蒸着膜を形成する。
材の厚み方向の温度勾配が大きくなって、蒸着膜を形成
する側の面の温度上昇が不十分となり、蒸着された膜の
基材への付着力が弱くなるという問題があった。
めになされたもので、板状の基材に所定温度で蒸着膜を
形成する場合に、基材に対する蒸着膜の付着力低下を防
止することが可能な真空成膜装置を提供することを目的
としている。
に、本発明に係る真空成膜装置は、板状の基材の一方の
主面に蒸着膜を形成する真空成膜装置であって、真空チ
ャンバと、該真空チャンバ内に配設された、上記基材を
保持するための基材ホルダと、上記真空チャンバ内に、
該基材ホルダに保持される上記基材の上記一方の主面を
望むように配置された、蒸着膜形成材料を蒸発させるた
めの蒸発装置と、上記基材ホルダに保持される上記基材
の他方の主面を加熱するための加熱装置と、上記基材ホ
ルダに保持される基材の上記一方の主面にビーム状の加
熱光を照射するための加熱光照射装置とを備えたもので
ある(請求項1)。ここで、本明細書では、加熱光とは
対象物に照射してそれを加熱するための光を意味し、ま
た、光とは可視光のみならず赤外光(赤外線)や紫外光
(紫外線)等の非可視光をも含む意味である。かかる構
成とすると、板状の基材を、背面側からだけでなく、蒸
着膜形成面側からも加熱光で加熱することができるの
で、蒸着膜形成面を容易に所要の温度に維持することが
できるため、基材に対する蒸着膜の膜特性の悪化、例え
ば付着力低下等を防止することができる。また、加熱光
がビーム状であるので光源からの距離が大きくなっても
光強度の低下が少なく、遠くから対象物を加熱すること
ができるため、蒸着膜形成材料の加熱光照射装置への付
着や二次蒸発をほとんど生じることなく、蒸着膜形成を
行うことができる。その結果、良質な蒸着膜を得ること
ができる。
のとしてもよい(請求項2)。かかる構成とすると、容
易にビーム状の加熱光を得ることができ、かつ容易に加
熱容量の大きな加熱光照射装置を得ることができる。
発生させたレーザ光であるものとしてもよい(請求項
3)。かかる構成とすると、CO2レーザで発生したレ
ーザ光はほとんどの材質の物で吸収されるので、広範囲
の基材を加工することができ、かつ基材ホルダも同時に
加熱されるので、基材ホルダへの放熱による基材温度の
不均一化を防止することができる。
力密度が略均一なものであるものとしてもよい(請求項
4)。かかる構成とすると、基材の主面のレーザ光照射
部分における出力密度が略均一になるため、基材を略均
一に加熱することができる。
光を、上記真空チャンバの壁部に配設されたレーザ光を
透過可能な窓を通じて照射するものとしてものよい(請
求項5)。かかる構成とすると、加熱光照射装置を真空
チャンバ外に配置することができるため、蒸着膜形成材
料の加熱光照射装置への付着や二次蒸発を確実に防止す
ることができる。
外を仕切る仕切部材が、上記レーザ光の性状を変化させ
るレンズで構成されてなるものとしてもよい(請求項
6)。かかる構成とすると、所要のレンズが窓の仕切部
材を兼ねるので、構成を簡素化することができる。
膜形成材料蒸発部から遮蔽されるように配設されてなる
ものとしてもよい(請求項7)。かかる構成とすると、
蒸着膜形成材料の窓への付着や二次蒸発を低減すること
ができ、窓の仕切部材の交換頻度を低減することができ
る。
りに回転可能に構成され、上記加熱光照射装置は、上記
レーザ光の光軸を上記基材ホルダの回転の半径方向に揺
動可能に構成されてなるものとしてもよい(請求項
8)。かかる構成とすると、レーザ光のスポット径を小
さくすることができ、より均一に多数の基材を加熱する
ことができる。
ーザ光の光路中に配置されたミラーを所定の回転軸の周
りに回動させることにより、上記レーザ光の光軸を上記
基材ホルダの回転の半径方向に揺動するものとしてもよ
く(請求項9)、また、上記加熱光照射装置は、上記レ
ーザ光の光路中に配置されたレンズを所定の回転軸の周
りに回動させることにより、上記レーザ光の光軸を上記
基材ホルダの回転の半径方向に揺動するものとしてもよ
い(請求項10)。
上記レーザ光を、上記真空チャンバの内面に配設された
ミラーで反射させて上記基材の一方の主面に照射するも
のとしてもよい(請求項11)。かかる構成とすると、
レーザ光を基材に最適に照射するための選択の余地を広
げることができる。
あるものとしてもよい(請求項12)。かかる構成とす
ると、加熱光照射装置の構成を簡素化することができ
る。
を参照しながら説明する。
構成を模式的に示す縦断面図である。図2は集光レンズ
の収束光を揺動せしめる構成を示す図であって、(a)は
側面図、(b)は(a)のA矢視図である。
られる最終製品は、平板状のミラーであり、平板状のガ
ラス基材の片面に、酸化アルミ、フッ化マグネシウム等
からなる蒸着膜が形成されてなるものである。
ャンバ2及び加熱光照射装置105を含んで構成されてい
る。
ダ3が配設されている。基材ホルダ3は、水平方向に延
在する円板状の保持部4の上面中央部に真空チャンバ2
の天井壁を貫通して上方に延びるように回転軸5が配設
され、該回転軸5が軸受け6によって真空チャンバ2の
天井壁に回動自在に取り付けられている。回転軸5の上
端は該回転軸を回転駆動するモータ7に接続されてい
る。基材ホルダ3の保持部4には円形の貫通孔4aが周
方向に所定の間隔で複数穿設され、この貫通孔4a上に
板状の基材8が載置されるようになっている。この基材
8は、上述のように平板状のガラス基材からなってい
る。また、基材ホルダ3の保持部4の材質はレーザ光を
吸収可能でかつ熱伝導率の悪いものが好ましい。具体的
には、例えば、ステンレス、チタン等が用いられる。
ータ20が配設されている。加熱ヒータ20は真空チャンバ
2の上部の壁の内面に沿って配設されている。
置9が配設されている。蒸発装置9は、本実施の形態で
は抵抗方式によって構成されている。すなわち、容器9
の中に蒸発源10たる蒸着膜形成材料が収容され、図示さ
れない加熱コイルによって加熱溶融されるように構成さ
れている。蒸発源10は基材8の下面を望むように配置さ
れている。つまり、蒸発源10と基材8の下面との間には
他の物が介在しないように構成されている。これは、他
の物が介在すると、その物に蒸着膜形成材料が付着して
そこから二次蒸発し、基材8の下面に形成される蒸着膜
に悪影響を及ぼすからである。
側壁内面と基材ホルダ4の保持部の外周部との隙間を覆
うように遮蔽部材11が配設されている。これは、蒸発源
10から蒸発した蒸着膜形成材料が基材ホルダ3の保持部
4の背後に回り込んで基材8の背面に蒸着されるのを防
止するためである。
案内筒12を含んで構成されている。真空チャンバ2の側
壁の下部には貫通孔2aが穿設され、該貫通孔2aにレー
ザ光14の案内筒12の一端が接続され、該案内筒12の他端
がレーザ発振器19に接続されている。案内筒12の途中に
は、ミラー18,17、出力密度補正レンズ21、集光レンズ1
6、及び仕切板13が配設されている。なお、真空チャン
バ2の貫通孔2aの断面積は可能な限り小さくするのが
望ましい。断面積が大きいと、後述する仕切板13に付着
する蒸着膜形成材料が多くなるからである。
O2レーザで構成されている。CO2レーザで発生したレ
ーザ光は殆どの材質のものに吸収され、それを加熱する
ことが可能であるからである。また、レーザ発振器19
は、略平行光からなるレーザ光14を出射する。ミラー18
は、レーザ発振器19から出射されたレーザ光14をミラー
17に向けて反射するよう配置され、ミラー17は、ミラー
18で反射されたレーザ光14を基材ホルダ3の保持部4の
貫通孔4aに向けて反射するよう配置されている。符号1
5はレーザ光14の光軸を示している。案内筒12はこのよ
うなレーザ光14の経路に沿うように配設されている。出
力密度補正レンズ21は、後述するようにレーザ光14の横
断面における出力密度を均一にするものである。
ーザ光14を集光して収束光14aに変えるとともに、後述
するように、その収束光14aの光軸15aを揺動するように
構成されている。
よるレーザ光を透過可能な材料で構成され、案内筒12に
気密に取り付けられている。従って、仕切板13の真空チ
ャンバ側は真空に維持され、仕切板13のレーザ発振器側
は大気圧になっている。換言すれば、仕切板13は真空チ
ャンバ2の内外を仕切っている。また、この仕切板13が
真空チャンバ2のレーザ光照射用の窓を構成している。
また、仕切板13は、真空チャンバ2の側壁の貫通孔2a
から案内筒12側に少し引っ込んだ位置に配設されてい
る。これは、真空チャンバ2の側壁の貫通孔2aの下側
部分2bを蒸発源10に対する遮蔽部として利用し、仕切
板13に蒸着膜形成材料が付着して二次蒸発するのを低減
するためである。
を揺動せしめる構成を説明する。図1、図2において、
本実施の形態では、基材ホルダ4の回転軸5の軸芯とレ
ーザ光14の光軸15とは同一の鉛直面内に位置するよう構
成されている。また、集光レンズ16は、片面が凸状に形
成された円板形状を有し、基準状態において、その中心
軸101がミラー17から反射されるレーザ光の光軸15に一
致するように配設されている。そして、集光レンズ16
は、図示されない支持機構によって、その平坦面近傍に
て中心軸101に水平に直交する回転軸102の回りに回動自
在に支持され、かつ図示されない駆動機構によって回動
するよう構成されている。この回動の範囲は、図2(a)
に示すように、集光レンズ16の中心軸101が所定角度θ
1の範囲に亘って揺動し、それにより、図1に示すよう
に、収束光14aの光軸15aが揺動して、収束光14aが、基
材ホルダ3の保持部4の半径方向に所定距離Dの範囲に
亘って往復動するように設定されている。
を用いて説明する。図3はレーザ光の横断面における径
方向の位置に対する出力の変化、すなわち出力密度を示
す図である。
発生したままの状態のレーザ光14の出力密度を、符号32
は出力密度補正レンズ21で補正されたレーザ光14の出力
密度を示している。レーザ発振器19で発生したままの状
態のレーザ光14の出力密度31は、図示するように、概ね
中心部から遠ざかるに連れてなだらかに出力密度が減少
する。一方、出力密度補正レンズ21で補正されたレーザ
光14は、中心部からある距離までは出力密度が一定であ
り、そこを過ぎると出力密度が略ゼロになる。つまり、
径方向における出力密度が均一である。従って、このよ
うなレーザ光14を照射することにより、基材8をより均
一に加熱することができる。
は図示されない制御部によって自動運転されるように構
成されている。
置の動作を説明する。
2の基材ホルダ3の保持部4の貫通孔4a上に基材8を
載置する。
19を起動する。すると、真空チャンバ2の内部が排気さ
れるとともに基材ホルダ3が回転し、基材8が該基材ホ
ルダ3の回転軸5の回りに回転する。また、加熱ヒータ
20が動作して基材8の上面を加熱する。そして、その状
態で真空チャンバ2内の圧力及び基材8の温度が安定す
るまで待機し、安定すると、レーザ発振器19からレーザ
光14が出射され、基材8の下面に照射される。そして、
その状態で基材8の温度が安定するまで待機し、安定す
ると、蒸発装置9が動作し、蒸発源10から蒸着膜形成材
料が蒸発する。ここで、基材8の温度は、例えば300℃
程度に維持される。これにより、蒸発した蒸着膜形成材
料が基材8の下面に凝縮して付着し、蒸着膜が形成され
る。この際、基材8は背面及び蒸着膜形成面の双方から
加熱されるので、蒸着膜形成面を容易に所要の温度に維
持することができる。そのため、蒸着膜の基材8への付
着力の低下を防止することができる。また、真空チャン
バ2の外部からレーザ光14を照射して基材8を加熱する
ので、蒸発源10と基材8との間に介在する物が存在せ
ず、そのため、蒸着膜形成材料のその介在物への付着や
二次蒸発をほとんど生じることがなく、良質な蒸着膜を
得ることができる。
構成の変形例を模式的に示す図であって、(a)は縦断面
図、(b)はミラーの側面図、(c)は(b)のB矢視図であ
る。
17が回動するように構成されている。詳しく説明する
と、案内筒12の途中には、ミラー18、コリメータレンズ
33、出力密度補正レンズ21、及びミラー17が配設されて
いる。ミラー18でミラー17に向けて反射された略平行光
のレーザ光14は、コリメータレンズ33でより小さな径の
略平行光に変換され、ミラー17で基材8に向けて反射さ
れる。
おいて、その中心軸103が鉛直平面内に位置するように
配設されている。そして、ミラー17は、図示されない支
持機構によって、中心軸103に水平に直交する回転軸104
の回りに回動自在に支持され、かつ図示されない駆動機
構によって回動するよう構成されている。この回動の範
囲は、図4(b)に示すように、ミラー17で反射されたレ
ーザ光14bの光軸15bが所定角度θ2の範囲に亘って揺動
し、それにより、図4(a)に示すように、ミラー17で反
射されたレーザ光14bが、基材ホルダ3の保持部4の半
径方向に所定距離Dの範囲に亘って往復動するように設
定されている。
様に、基材8に照射されるレーザ光14bが基材ホルダの
保持部4の半径方向に揺動し、それにより、基材8がよ
り均一に加熱される。
ある。本変形例では、図5に示すように、集光レンズ41
が図1の仕切板13を兼ねている。集光レンズ41は、案内
筒12に気密に固定されており、従って、基材に照射され
る収束光14aは、本変形例では揺動しない。このような
構成とすると、真空チャンバ2の窓部の構成を簡素化す
ることができる。なお、本変形例では集光レンズ41が仕
切板を兼ねたが、図1の出力密度補正レンズ21が仕切板
を兼ねるようにしてもよい。
を示す縦断面図である。本変形例では、図6に示すよう
に、真空チャンバ2の底壁の内面にミラー34を配設し、
レーザ光14bを、該ミラー34で反射させて、基材ホルダ
3の保持部4の基材8に照射するよう構成されている。
レーザ光14bは、図4の場合と同様にミラー17(図4参
照)で揺動させるように構成されている。もちろんレー
ザ光14bを揺動しないよう構成してもよく、また、レー
ザ光14bは図1の場合のように収束光であってもよい。
このような構成とすると、レーザ光14bを基材8に最適に
照射するための選択の余地を広げることができる。
例を説明する。本変形例では、基材8の下面を加熱する
手段として、ビーム状に形成した赤外線が用いられる。
例えば、赤外線をセラミックヒータで発生させ、その発
生した赤外線をセラミックヒータの背後に設けた反射板
で反射する構成とするとともに、その反射板を適宜な形
状に形成することにより、赤外線をビーム状に形成する
ことができる。この場合、赤外線の出力密度を充分高く
することができるので、離れた位置から基材8の下面を
照射してこれを加熱することができ、従って、図1の場
合と同様の効果を得ることができる。
抗加熱方式で構成したが、これを電子ビーム方式、レー
ザ方式、アーク方式で構成してもよい。
発明を適用する場合を説明したが、保護膜を有するレン
ズ等、板状基材の片面に蒸着膜を有する他の製品に対し
ても同様に本発明を適用することができる。
用いたが、他のレーザ、例えばYAGレーザを用いても
構わない。
実施され、以下のような効果を奏する。 (1)蒸着膜形成面を容易に所要の温度に維持すること
ができるので、基材に対する蒸着膜の膜特性の悪化、例
えば付着力低下等を防止することができる。また、遠く
から対象物を加熱することができるため、蒸着膜形成材
料の加熱光照射装置への付着や二次蒸発をほとんど生じ
ることなく、蒸着膜形成を行うことができる。その結
果、良質な蒸着膜を得ることができる。 (2)加熱光がレーザ光であるものとすると、容易にビ
ーム状の加熱光を得ることができ、かつ容易に加熱容量
の大きな加熱光照射装置を得ることができる。 (3)レーザ光がCO2レーザにより発生させたレーザ
光であるものとすると、広範囲の基材を加工することが
でき、かつ基材ホルダへの放熱による基材温度の不均一
化を防止することができる。 (4)レーザ光が、横断面における出力密度が略均一な
ものであるものとすると、基材を略均一に加熱すること
ができる。 (5)加熱光照射装置が、レーザ光を、真空チャンバの
壁部に配設されたレーザ光を透過可能な窓を通じて照射
するものとすると、蒸着膜形成材料の加熱光照射装置へ
の付着や二次蒸発を確実に防止することができる。 (6)窓の真空チャンバの内外を仕切る仕切部材が、レ
ーザ光の性状を変化させるレンズで構成されてなるもの
とすると、構成を簡素化することができる。 (7)窓が、蒸発装置の蒸着膜形成材料蒸発部から遮蔽
されるように配設されてなるものとすると、窓の仕切部
材の交換頻度を低減することができる。 (8)基材ホルダが、ある回転軸の周りに回転可能に構
成され、加熱光照射装置が、レーザ光の光軸を基材ホル
ダの回転の半径方向に揺動可能に構成されてなるものと
すると、より均一に多数の基材を加熱することができ
る。 (9)加熱光照射装置が、レーザ光を、真空チャンバの
内面に配設されたミラーで反射させて基材の一方の主面
に照射するものとすると、レーザ光を基材に最適に照射
するための選択の余地を広げることができる。 (10)加熱光が赤外線であるものとすると、加熱光照
射装置の構成を簡素化することができる。
を模式的に示す縦断面図である。
図であって、(a)は側面図、(b)は(a)のA矢視図であ
る。
ある。
例を模式的に示す図であって、(a)は縦断面図、(b)はミ
ラーの側面図、(c)は(b)のB矢視図である。
面図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 板状の基材の一方の主面に蒸着膜を形成
する真空成膜装置であって、 真空チャンバと、 該真空チャンバ内に配設された、上記基材を保持するた
めの基材ホルダと、 上記真空チャンバ内に、該基材ホルダに保持される上記
基材の上記一方の主面を望むように配置された、蒸着膜
形成材料を蒸発させるための蒸発装置と、 上記基材ホルダに保持される上記基材の他方の主面を加
熱するための加熱装置と、 上記基材ホルダに保持される基材の上記一方の主面にビ
ーム状の加熱光を照射するための加熱光照射装置とを備
えた真空成膜装置。 - 【請求項2】 上記加熱光がレーザ光である請求項1記
載の真空成膜装置。 - 【請求項3】 上記レーザ光がCO2レーザにより発生
させたレーザ光である請求項2記載の真空成膜装置。 - 【請求項4】 上記レーザ光は、横断面における出力密
度が略均一なものである請求項2又は3記載の真空成膜
装置。 - 【請求項5】 上記加熱光照射装置は、上記レーザ光
を、上記真空チャンバの壁部に配設されたレーザ光を透
過可能な窓を通じて照射するものである請求項2ないし
4のいずれか1つの項に記載の真空成膜装置。 - 【請求項6】 上記窓の上記真空チャンバの内外を仕切
る仕切部材が、上記レーザ光の性状を変化させるレンズ
で構成されてなる請求項5記載の真空成膜装置。 - 【請求項7】 上記窓は、上記蒸発装置の蒸着膜形成材
料蒸発部から遮蔽されるように配設されてなる請求項5
又は6記載の真空成膜装置。 - 【請求項8】 上記基材ホルダは、ある回転軸の周りに
回転可能に構成され、 上記加熱光照射装置は、上記レーザ光の光軸を上記基材
ホルダの回転の半径方向に揺動可能に構成されてなる請
求項5ないし7のいずれか1つの項に記載の真空成膜装
置。 - 【請求項9】 上記加熱光照射装置は、上記レーザ光の
光路中に配置されたミラーを所定の回転軸の周りに回動
させることにより、上記レーザ光の光軸を上記基材ホル
ダの回転の半径方向に揺動するものである請求項8記載
の真空成膜装置。 - 【請求項10】 上記加熱光照射装置は、上記レーザ光
の光路中に配置されたレンズを所定の回転軸の周りに回
動させることにより、上記レーザ光の光軸を上記基材ホ
ルダの回転の半径方向に揺動するものである請求項8記
載の真空成膜装置。 - 【請求項11】 上記加熱光照射装置は、上記レーザ光
を、上記真空チャンバの内面に配設されたミラーで反射
させて上記基材の一方の主面に照射するものである請求
項5ないし10のいずれか1つの項に記載の真空成膜装
置。 - 【請求項12】 上記加熱光が赤外線である請求項1記
載の真空成膜装置。
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CN114959593A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-30 | 咸阳旭光晶圆材料科技有限公司 | 一种激光晶体镀膜装置及其镀膜方法 |
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CN114959593A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-30 | 咸阳旭光晶圆材料科技有限公司 | 一种激光晶体镀膜装置及其镀膜方法 |
CN114959593B (zh) * | 2022-05-30 | 2023-09-19 | 咸阳旭光晶圆材料科技有限公司 | 一种激光晶体镀膜装置及其镀膜方法 |
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