JP2005248260A - Vacuum deposition system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の基板を取り付けた基板ホルダを備えた真空蒸着装置に関する。 The present invention relates to a vacuum deposition apparatus provided with a substrate holder to which a plurality of substrates are attached.
真空蒸着装置は、光学レンズの反射防止膜等、幅広く成膜に使われている。 Vacuum deposition apparatuses are widely used for film formation, such as an antireflection film for optical lenses.
真空蒸着装置は、真空チャンバ内に置かれた蒸発材料を加熱蒸発させ、蒸発粒子を基板に付着させるもので、加熱方法には、抵抗加熱によって蒸発材料を加熱蒸発させる方法や、電子ビーム加熱により蒸発材料を加熱蒸発させる方法等があり、蒸着方法には、蒸発粒子をそのまま基板に付着させる方法や、蒸発粒子をイオン化して付着させる方法等がある。 The vacuum deposition apparatus heats and evaporates the evaporation material placed in the vacuum chamber, and attaches the evaporated particles to the substrate. The heating method includes a method of heating and evaporating the evaporation material by resistance heating, or an electron beam heating. There are a method of evaporating the evaporation material by heating, and a vapor deposition method includes a method of directly attaching the evaporated particles to the substrate, a method of ionizing and attaching the evaporated particles, and the like.
図1は真空蒸着装置の1概略例を示したものである。 FIG. 1 shows one schematic example of a vacuum deposition apparatus.
図中1は真空チャンバで、排気通路2を通じて真空ポンプ3により排気されるように成っている。
In the figure, reference numeral 1 denotes a vacuum chamber which is evacuated by a
真空チャンバ1の上壁中央には、複数の基板4(4a,4b,4c,……)がセットされた基板ホルダ5が取り付けられている。 A substrate holder 5 in which a plurality of substrates 4 (4a, 4b, 4c,...) Are set is attached to the center of the upper wall of the vacuum chamber 1.
基板ホルダ5の下方のチャンバ底壁には、蒸発材料6を収容した坩堝7が設置されている。
On the bottom wall of the chamber below the
8は電子銃で、該電子銃は、ここからの電子ビームが偏向器(図示せず)により270゜偏向され、坩堝7に収容された蒸発材料6を衝撃加熱する位置に配設されている。尚、電子銃8と坩堝7に収容された蒸発材料6との間には、電子銃8から発生し、偏向器(図示せず)で270゜偏向された電子ビームEBで蒸発材料上を走査させるための走査用コイル(図示せず)が設けられている。
An
9は、坩堝7からの蒸発粒子の基板ホルダ5方向への飛散を遮蔽することが出来るシャッタで、支持棒10及び回転軸11を介してモータ等から成る駆動機構12により回転可能に取り付けられている。尚、13はホルダ支持軸である。
この様な構成の真空蒸着装置で基板上に成膜を行う場合、先ず、真空チャンバ1内を真空ポンプ3により真空排気する。
When a film is formed on a substrate with the vacuum vapor deposition apparatus having such a configuration, first, the vacuum chamber 1 is evacuated by a
真空チャンバ1内が所定の真空度に達したら、電子銃8を作動させる。この時、既に、シャッタ駆動機構12の作動によりシャッタ9は坩堝7と基板4との間、即ち、遮蔽位置に来ている。
When the inside of the vacuum chamber 1 reaches a predetermined degree of vacuum, the
電子銃8の作動により、該電子銃からの電子ビームEBは偏向器(図示せず)により270゜偏向され、坩堝7に収容されている蒸発材料6に当たる。そして、走査コイル(図示せず)の働きにより、電子ビームEBは該蒸発材料6上を走査する。尚、電子銃8はフィラメント,グリッド及びアノードから成り、フィラメントから発生した電子ビームは、グリッドを介して一定の開き角でアノードを通過し、偏向器などの構造の工夫により、蒸発材料6の溶融面が所定の高さにある時に、その溶融表面上で一定の径のスポット状断面を成して当たるように成っている。この時のスポット径を基準スポット径と称す。
By the operation of the
この電子ビームの衝撃により、蒸発材料は加熱され、やがて蒸発を始める。
この蒸発が安定したら、シャッタ駆動機構12の作動により、シャッタ9は坩堝7と基板4を結ぶライン上から大きく外れた位置に回転移動する。
Due to the impact of the electron beam, the evaporation material is heated and eventually evaporates.
When this evaporation is stabilized, the
該移動により、坩堝7からの蒸発粒子は基板4に到達し、これらの表面に薄膜状に付着する。
By this movement, the evaporated particles from the
図2は、図1のA−A断面を示すもので、基板を取り付けた基板ホルダ5を示している。
成膜を行う前に、基板4a,4b,4c,……を基板ホルダ5の表面にセットし、基板ホルダをチャンバ1の上壁に設置されているホルダ支持軸13に取り付ける。そして、上記操作により、各基板に成膜を行う。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 and shows a
Prior to film formation, the
所定の成膜が終了すると、チャンバ1内を大気圧に戻し、基板ホルダ5をホルダ支持軸13から取り外す。そして、基板ホルダ5に新しい基板をセットし、基板ホルダをホルダ支持軸13に取り付け、各基板に成膜を行う。以後同様な操作を繰り返して多数の基板への成膜を行う。
さて、上記した様に、基板交換の際、チャンバ1を大気圧に戻し、チャンバ1を開けた状態で、成膜の終了した基板4がセットされている基板ホルダ5をホルダ支持軸13から外し、新しい基板4をセットした基板ホルダ5をホルダ支持軸13に取り付ける操作を行っている。チャンバ1を開けた状態にしておくと、その間に、チャンバ内に入り込む空気と空気中に含まれている水分の量が多くなり、チャンバ1内を所定の真空状態にするまでに可成りの時間がかかってしまう(当然のことながら、不十分な真空度で成膜を行うと、成膜の質が低下するばかりか、各基板の成膜状態が異なってしまう)。従って、基板交換の回数が多くなるに従い、基板成膜のスループットが低下する。
As described above, when replacing the substrate, the chamber 1 is returned to atmospheric pressure, and the
本発明は、この様な問題を解決する新規な真空蒸着装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the novel vacuum evaporation apparatus which solves such a problem.
本発明の真空蒸着装置は、蒸発源からの蒸発粒子を、支持軸に取り付けられた基板ホルダに設けられた複数の基板に付着させるように成した真空蒸着装置において、同一半径上に同一間隔で孔と基板取り付け穴が交互に複数設けられた複数の基板ホルダと、前記半径と同じ大きさの半径上に複数の孔が前記基板ホルダでの孔と基板取り付け穴の間隔の2倍の間隔で設けられたダミーホルダを、該ダミーホルダが蒸発源側に位置する様に、中心を合わせて重ねて支持軸に取り付けると共に、前記各基板ホルダを支持軸の周りに個々に回転可能に成したことを特徴とする。 The vacuum deposition apparatus of the present invention is a vacuum deposition apparatus configured to attach evaporated particles from an evaporation source to a plurality of substrates provided on a substrate holder attached to a support shaft. A plurality of substrate holders in which a plurality of holes and substrate mounting holes are alternately provided, and a plurality of holes on a radius of the same size as the radius at a distance twice as large as a distance between the holes in the substrate holder and the substrate mounting holes The provided dummy holders are mounted on the support shaft so that the dummy holders are positioned on the evaporation source side, and the substrate holders are individually rotatable around the support shaft. And
本発明によれば、チャンバ内を成膜のために1度真空状態にすると、その真空状態において、著しく多くの枚数の基板に対して成膜を行うことが出来るので、基板交換の回数が著しく減り、基板成膜のスループットが著しく向上する。 According to the present invention, when the chamber is evacuated once for film formation, film formation can be performed on a very large number of substrates in the vacuum state. The throughput of substrate deposition is significantly improved.
又、最初の基板ホルダにセットされた成膜前の基板はダミーホルダによって覆われており、二枚目以降の基板ホルダにセットされている基板はダミーホルダと前方に備えられている他の基板ホルダによって覆われているので、成膜前の処理における汚染が防止される。 The substrate before film formation set in the first substrate holder is covered with a dummy holder, and the substrates set in the second and subsequent substrate holders are covered with the dummy holder and other substrate holders provided in front. Since it is covered, contamination in the process before film formation is prevented.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図3は本発明の真空蒸着装置の概略例を示したものである。図中、図1で使用した記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示す。 FIG. 3 shows a schematic example of the vacuum vapor deposition apparatus of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those used in FIG. 1 denote the same components.
図3に示す真空蒸着装置においては、複数枚、例えば4枚の基板ホルダ21A(第1基板ホルダ),21B(第2基板ホルダ),21C(第3基板ホルダ),21D(第4基板ホルダ)が互いに平行、且つ、独立に回転可能に、重なる様に支持軸22に取り付けられている。これらの基板ホルダは、同一の大きさと構造の円板形状を成しており、図4(図4の(b)は図4の(a)のB−B断面を示す)に示す様に、同一半径上、90度おきに基板23a,23b,23c,23dが取り付けられており、各基板の中間位置に孔24a,24b,24c,24dが開けられている。尚、図4の(b)に示す様に、基板ホルダの基板が取り付けられる部分には基板より少し径の大きく、基板の厚さより少し深めの穴25a,25b,25c,25d(25bは図示されていない)が形成されており、その穴の底面に基板が取り付けられる様に成っている。尚、図3において26は軸受けである。
In the vacuum deposition apparatus shown in FIG. 3, a plurality of, for example, four
第1基板ホルダ21Aの前(蒸発源側)にはダミーホルダ27が支持軸22に取り付けられている。このダミーホルダは図5に示す様に、前記基板ホルダと同一の大きさの円板形状を成しており、同一半径上、90度おきに孔28a,28b,28c,28dが開けられている。
A
図6(図6の(b)は図6の(a)のC−C断面を示す)は前記各基板ホルダ21A,21B,21C,21Dの駆動機構の概略を示したものである。基板ホルダ(21A,21B,21C,21D)の各側面には歯が形成されており、各側面の歯に噛み合うように、歯車29A,29B,29C,29Dが配設されている。30A,30B,30C,30Dは各歯車29A,29B,29C,29Dの回転軸で、それぞれ、チャンバ1の外で、モータ31A,31B,31C,31Dの回転軸と繋がっている。32は各モータを駆動する為の制御装置である。
FIG. 6 (FIG. 6 (b) shows a CC cross section of FIG. 6 (a)) shows an outline of the drive mechanism of each of the
この様な構成の真空蒸着装置の動作を次に説明する。 Next, the operation of the vacuum deposition apparatus having such a configuration will be described.
先ず、真空チャンバ1内を真空ポンプ3により真空排気する。
First, the vacuum chamber 1 is evacuated by the
真空チャンバ1内が所定の真空度に達したら、電子銃8を作動させる。この時、既に、シャッタ駆動機構12の作動によりシャッタ9は坩堝7と基板との間、即ち、遮蔽位置に来ている。
When the inside of the vacuum chamber 1 reaches a predetermined degree of vacuum, the
電子銃8の作動により、該電子銃からの電子ビームEBは偏向器(図示せず)により270゜偏向され、坩堝7に収容されている蒸発材料6に当たる。そして、走査コイル(図示せず)の働きにより、電子ビームEBは該蒸発材料6上を走査する。
By the operation of the
この電子ビームの衝撃により、蒸発材料は加熱され蒸発を始め、やがて蒸発が安定する。 Due to the impact of the electron beam, the evaporation material is heated and starts to evaporate, and eventually the evaporation is stabilized.
この様な蒸発状態の少し前、或いは同時、或いは少し後に、次の(1),(2)の操作を行う。 The following operations (1) and (2) are performed slightly before, simultaneously with, or slightly after such an evaporation state.
(1)制御装置32から、各モータ31A,31B,31C,31Dに駆動信号を送り、歯車29A,29B,29C,29Dを介して各基板ホルダ21A,21B,21C,21Dを回転させ、図7の(a)に示す様に、各基板ホルダの4つの孔(24a,24b,24c,24d)がダミーホルダ27の4つの孔(28a,28b,28c,28d)と完全に重なるようにする。
(1) A drive signal is sent from the
(2)制御装置32から、モータ31Aに駆動信号を送り、歯車29Aを介して第1基板ホルダ21Aを例えば時計方向に45゜回転させ、図7の(b)に示す様に、第1基板ホルダ21Aの4つの基板(23a,23b,23c,23d)がダミーホルダ27の4つの孔(28a,28b,28c,28d)と完全に重なるようにする。
この状態において、シャッタ駆動機構12の作動により、シャッタ9を坩堝7と基板を結ぶライン上から大きく外れた位置に回転移動させ、坩堝7からの蒸発粒子をダミーホルダ27の孔(28a,28b,28c,28d)を通過させて第1基板ホルダ21Aの基板(23a,23b,23c,23d)に薄膜状に付着させる。所定の時間付着させたら、シャッタ駆動機構12の作動によりシャッタ9を坩堝7と基板との間に持って来る。
(2) A drive signal is sent from the
In this state, by operating the
次に、制御装置32から、モータ31A及びモータ31Bに駆動信号を送り、歯車29Aを介して第1基板ホルダ21Aを半時計方向に45゜,歯車29Bを介して第2基板ホルダ21Bを時計方向に45゜それぞれ回転させ、図7の(c)に示す様に、第1基板ホルダ21Aの4つの孔(24a,24b,24c,24d)と第2基板ホルダ21Bの4つの基板(23a,23b,23c,23d)が、それぞれ、ダミーホルダ27の4つの孔(28a,28b,28c,28d)完全に重なるようにする。
Next, a drive signal is sent from the
この状態において、シャッタ駆動機構12の作動により、シャッタ9を坩堝7と基板を結ぶライン上から大きく外れた位置に回転移動させ、坩堝7からの蒸発粒子をダミーホルダ27の孔(28a,28b,28c,28d)と第1基板ホルダ21Aの4つの孔(24a,24b,24c,24d)を通過させ第2基板ホルダ21Bの基板(23a,23b,23c,23d)に薄膜状に付着させる。所定の時間付着させたら、シャッタ駆動機構12の作動によりシャッタ9を坩堝7と基板との間に持って来る。
In this state, by operating the
次に、制御装置32から、モータ31B及びモータ31Cに駆動信号を送り、歯車29Bを介して第2基板ホルダ21Bを半時計方向に45゜,歯車29Cを介して第3基板ホルダ21Cを時計方向に45゜それぞれ回転させ、図7の(d)に示す様に、第1基板ホルダ21Aの4つの孔(24a,24b,24c,24d)、第2基板ホルダ21Bの4つの孔(24a,24b,24c,24d)及び第3基板ホルダ21Cの4つの基板(23a,23b,23c,23d)が、それぞれ、ダミーホルダ27の4つの孔(28a,28b,28c,28d)完全に重なるようにする。
Next, a drive signal is sent from the
この状態において、シャッタ駆動機構12の作動により、シャッタ9を坩堝7と基板を結ぶライン上から大きく外れた位置に回転移動させ、坩堝7からの蒸発粒子をダミーホルダ27の孔(28a,28b,28c,28d)、第1基板ホルダ21Aの4つの孔(24a,24b,24c,24d)及び第2基板ホルダ21Bの4つの孔(24a,24b,24c,24d)を通過させ第3基板ホルダ21Cの基板(23a,23b,23c,23d)に薄膜状に付着させる。所定の時間付着させたら、シャッタ駆動機構12の作動によりシャッタ9を坩堝7と基板との間に持って来る。
In this state, by operating the
次に、制御装置32から、モータ31C及びモータ31Dに駆動信号を送り、歯車29Cを介して第3基板ホルダ21Cを半時計方向に45゜,歯車29Dを介して第4基板ホルダ21Dを時計方向に45゜それぞれ回転させ、図7の(e)に示す様に、第1基板ホルダ21Aの4つの孔(24a,24b,24c,24d)、第2基板ホルダ21Bの4つの孔(24a,24b,24c,24d)、第3基板ホルダ21Cの4つの孔(24a,24b,24c,24d)及び第4基板ホルダ21Dの4つの基板(23a,23b,23c,23d)が、それぞれ、ダミーホルダ27の4つの孔(28a,28b,28c,28d)完全に重なるようにする。
Next, a drive signal is sent from the
この状態において、シャッタ駆動機構12の作動により、シャッタ9を坩堝7と基板を結ぶライン上から大きく外れた位置に回転移動させ、坩堝7からの蒸発粒子をダミーホルダ27の孔(28a,28b,28c,28d)、第1基板ホルダ21Aの4つの孔(24a,24b,24c,24d)、第2基板ホルダ21Bの4つの孔(24a,24b,24c,24d)及び第3基板ホルダ21Cの4つの孔(24a,24b,24c,24d)を通過させ第4基板ホルダ21Dの基板(23a,23b,23c,23d)に薄膜状に付着させる。所定の時間付着させたら、シャッタ駆動機構12の作動によりシャッタ9を坩堝7と基板との間に持って来る。
In this state, by operating the
この様にして、全ての基板ホルダに取り付けられた全ての基板の成膜が終了したら、チャンバ1内を大気圧に戻し、全ての基板ホルダ21A,21B,21C,21Dを支持軸22から取り外す。そして、各基板ホルダに新しい基板をセットし、各基板ホルダを支持軸22に取り付け、各基板に成膜を行う。以後同様な操作を繰り返して多数の基板への成膜を行う。
In this way, when the deposition of all the substrates attached to all the substrate holders is completed, the inside of the chamber 1 is returned to the atmospheric pressure, and all the
尚、本発明は、上記図3〜図6で説明した構造のものに限定されない。例えば、前記例では、基板と孔の組数が4組設けられた基板ホルダを4枚使用し、4の自乗、即ち16枚の基板の成膜を行うものを示したが、基板と孔の組数が5組設けられた基板ホルダを5枚使用し、5の自乗、即ち25枚の基板の成膜を行うものでも良い。即ち、N組(N≧2である正の整数)の基板と孔を有するN枚の基板ホルダを使用して、Nの自乗の枚数の基板に成膜を行うもので良く、Nが大きいほど、スループットが向上する。 The present invention is not limited to the structure described with reference to FIGS. For example, in the above example, four substrate holders with four sets of substrates and holes are used, and a square of 4, that is, 16 substrates are formed. It is also possible to use five substrate holders provided with five sets and to form a square of 5, that is, to form 25 substrates. That is, it is possible to use N substrate holders having N sets (N ≧ 2) and N substrate holders having holes, and to form a film on a number of squares of N. , Improve throughput.
1…真空チャンバ
2…排気通路
3…真空ポンプ
4…基板
5…基板ホルダ
6…蒸発材料
7…坩堝
8…電子銃
9…シャッタ
10…支持棒
11…回転軸
12…シャッタ駆動機構
13…ホルダ支持軸
21A…第1基板ホルダ
21B…第2基板ホルダ
21C…第3基板ホルダ
21D…第4基板ホルダ
22…支持軸
23a,23b,23c,23d…基板
24a,24b,24c,24d…孔
25a,25b,25c,25d…穴
26…軸受け
27…ダミーホルダ
28a,28b,28c,28d…孔
29A,29B,29C,29D…歯車
30A,30B,30C,30D…回転軸
31A,31B,31C,31D…モータ
32…制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (4)
2. The vacuum deposition according to claim 1, wherein teeth are formed on a side surface of each substrate holder, and a gear is provided for each substrate holder so as to mesh with the teeth, and the gears are individually rotated. apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004061052A JP2005248260A (en) | 2004-03-04 | 2004-03-04 | Vacuum deposition system |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004061052A JP2005248260A (en) | 2004-03-04 | 2004-03-04 | Vacuum deposition system |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2004061052A Withdrawn JP2005248260A (en) | 2004-03-04 | 2004-03-04 | Vacuum deposition system |
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