JP2607144Y2 - 膜厚モニタ基板交換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、基板に多数の膜層を形
成する真空蒸着装置に設けられ、各膜厚を制御するため
に用いられるモニタ基板を交換する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】膜厚モニタ基板交換装置の従来例を図
７、８を参照して説明する。図７はこの膜厚モニタ基板
交換装置１１を上から見た平面図であり、図８は図７の
ＶIII −ＶIII 線に沿って切断したときの断面図であ
る。

【０００３】膜厚モニタ基板交換装置１１は基板ホルダ
と蒸発源との間に位置している。載置台１２にはモニタ
窓１３が形成されており、載置台１２の上には搬送円板
１４が回転自在に設けられている。搬送円板１４は回転
軸２１を介して回転機構により回動される。搬送円板１
４には６つの孔１５〜２０がモニタ窓１３の上を通過す
る位置に形成されており、各孔１５〜２０の上部にはモ
ニタ基板Ｎ１〜６がそれぞれ載置されている。

【０００４】まず初めに膜厚モニタ基板交換装置１１の
下方より第１の蒸発材料が加熱され、基板の表面と同時
にモニタ窓１３に露出しているモニタ基板Ｎ１の表面に
蒸着する。モニタ基板Ｎ１の表面に蒸着された膜厚をモ
ニタすることにより基板表面に形成された第１層の膜厚
が制御され、第１層が所望の膜厚になると第１の蒸発材
料の加熱が停止する。この後回転軸により搬送円板１４
が回動され、第２層目の膜厚を制御するモニタ基板Ｎ２
がモニタ窓１３に露出する。この状態で第２の蒸発材料
が加熱され、基板の第１層の表面とモニタ基板Ｎ２の表
面とに蒸着する。以上のような工程を繰り返して基板表
面に第１および第２の蒸発材料による膜層が交互に形成
され、基板表面に６膜層が形成される。これにより６膜
層を有する、例えば増反射鏡が形成される。

【０００５】このように基板表面に多数の膜層を形成す
るためには、膜厚モニタ基板交換装置１１が多数のモニ
タ基板Ｎを設置できるように構成されていることが必要
である。一方、このようにして形成される増反射鏡等の
量産性を高めるためには、第１および第２の蒸発材料が
基板表面にすみやかに蒸着されることが重要であり、こ
のため、モニタ基板Ｎを設置する搬送円板１４の底面積
が小さい方が好ましい。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら従来の膜
厚モニタ基板交換装置１１において、モニタ基板Ｎ１〜
６を載置した孔１５〜２０が、搬送円板１４のモニタ窓
１３を通過する位置に形成されるため、モニタ基板Ｎを
多数（例えば６枚以上）使用することが困難であった。
またこのような場合モニタ基板Ｎの載置面積が広くなる
ため、搬送円板１４の面積が広くなる。搬送円板１４は
第１および第２の蒸発材料と基板との間にあるため、各
蒸発材料が効率よく基板へ蒸着せず、量産性に劣るとい
う問題があった。

【０００７】本考案の目的は、搬送円板の面積を小さく
することができるとともに、搬送円板により搬送される
モニタ基板の数を増加させることができ、ひいては基板
表面に多数の膜層を有する増反射鏡等の量産性を高める
ことを可能にする膜厚モニタ基板交換装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本考案に係る膜厚モニタ
基板交換装置は、モニタ基板の表面に蒸着された膜厚を
モニタするためのモニタ基板が通過できない大きさを有
するモニタ窓が形成されるとともに、モニタ基板が落下
するためのモニタ基板が通過できる大きさを有する落下
孔を有する載置台と、この載置台に回転自在に支持さ
れ、モニタ基板を前記モニタ窓および落下孔に搬送する
モニタ基板が通過できる大きさを有する搬送孔を有する
搬送円板と、この搬送円板を回動させる手段と、搬送円
板の上方に固定され、モニタ基板を多数積み重ねて保持
するとともにこのモニタ基板を搬送孔に供給する収納筒
とを備え、搬送孔に供給されたモニタ基板が落下孔に搬
送されるとモニタ基板が落下孔を通過して載置台下に落
下することを特徴としている。好ましくは、モニタ基板
が、環状のモニタ基板保持輪に載置され、モニタ基板同
士が接触しない状態で、収納筒に多数積み重ねて保持さ
れ、モニタ窓がモニタ基板保持輪の外径より短い内径を
有する円形状を有し、落下孔がモニタ基板保持輪の外径
より長い内径を有する円形状を有し、搬送孔がモニタ基
板保持輪の外径より長い内径を有する円形状を有する。
例えば、収納筒の下端部と載置台との間には隙間が形成
され、隙間の幅はモニタ基板保持輪を２個積み重ねた厚
さより小さく、かつモニタ基板保持輪の厚さより小さい
場合には、これによりモニタ保持輪に保持されたモニタ
基板は１個ずつ搬送円板に搬送される。

【０００９】

【実施例】以下図示実施例により本考案を説明する。図
１において、真空槽３１内は真空ポンプ（図示せず）に
より、通路３２を介して所定の真空状態に保持される。
真空槽３１の上部に設けられた基板ホルダ３３は、図示
しない回転機構によって、軸部３４の回りに回転自在で
ある。この基板ホルダ３３には、多数の基板（例えばガ
ラス板）Ｗが保持されている。真空槽３１内の底部３５
と基板ホルダ３３との間には、後述する膜厚モニタ基板
交換装置５０の載置台５１が底部３５に略平行に配設さ
れている。基板ホルダ３３と膜厚モニタ基板交換装置５
０との間には補正板（図示せず）が取り付けられてい
る。

【００１０】真空槽３１の底部３５には、第１蒸発源３
６と第２蒸発源３７が配設される。第１蒸発源３６に
は、フッ化マグネシウム、二酸化ケイ素等の第１の蒸発
材料が保持される。第２蒸発源３７には、二酸化ジルコ
ニウム、二酸化チタン等の第２の蒸発材料が保持され
る。第１、２蒸発源３６、３７の上方には第１、２の蒸
発材料の蒸発量を制限するシャッター３８が設けられて
いる。底部３５には窓３９が形成され、この窓３９を隔
てた真空槽３１の外部には単色光源４１と光量検出器４
２が配設されている。

【００１１】図２は本実施例の膜厚モニタ基板交換装置
５０の平面図、図３は図２の III−III 線に沿って切断
したときの断面図である。図４はモニタ基板保持輪Ｈの
断面図である。図２〜４を参照して本実施例の膜厚モニ
タ基板交換装置５０を説明する。

【００１２】モニタ基板Ｍは例えば５０枚使用され、各
モニタ基板Ｍは基板Ｗの表面に形成される多数の膜の１
つの膜厚を制御するために使用される。各モニタ基板Ｍ
はそれぞれモニタ基板保持輪Ｈに載置されている。図４
に示すようにモニタ基板保持輪Ｈは環状に形成され、そ
の内周壁には断面がＬ型の段部Ｈｄが形成されている。
段部Ｈｄの下部の内径Ｄ１はモニタ基板Ｍの外径Ｄ２よ
り短く、段部Ｈｄの上部の内径Ｄ３はモニタ基板Ｍの外
径Ｄ２より長い。これによりモニタ基板Ｍはモニタ基板
保持輪Ｈに搭載可能である。またモニタ基板保持輪Ｈの
段部Ｈｄの上部の上下方向の長さＬ１は、モニタ基板Ｍ
の厚さＬ２より長い。これによりモニタ基板Ｍの上表面
が他に接触することなく、モニタ基板保持輪Ｈが上下方
向に多数積み重ねられる。

【００１３】載置台５１は、円板部５２と、この円板部
５２から放射状に延びる４つの載置台支持部５３とから
成っており、載置台支持部５３の端部は真空槽３１の内
壁に固定されている。これにより載置台５１は、真空槽
３１内に固定されている。円板部５２は縁部５４と搬送
円板支持部５５を有しており、縁部５４は搬送円板支持
部５５より高く形成されている。搬送円板支持部５５は
円形に形成され、搬送円板支持部５５には、その中心よ
り外れた位置に形成されたモニタ窓５６と、このモニタ
窓５６の位置から時計回りに略１２０度の位置に形成さ
れた落下孔５７とを有している。モニタ窓５６は略円形
に形成され、窓３９（図１）の略上方に位置している。

【００１４】 モニタ窓５６の内径Ｄ４は、モニタ基板
Ｍの外径Ｄ２と略同じ長さで、モニタ基板保持輪Ｈの外
径Ｄ５より短い。したがって、モニタ基板保持輪Ｈはモ
ニタ窓５６を通過できない。一方落下孔５７は略円形に
形成されており、この落下孔５７の内径Ｄ６は、モニタ
基板保持輪Ｈの外径Ｄ５より長い。したがってモニタ基
板保持輪Ｈは落下孔５７を通過することができる。

【００１５】搬送円板支持部５５の上方には搬送円板５
８が回転自在に設けられている。搬送円板５８には、３
つの搬送孔６１、６２、６３が形成されている。この搬
送孔６１、６２、６３は、互いに略１２０度の位置に形
成されている。搬送孔６１、６２、６３の内径Ｄ７は、
モニタ基板保持輪Ｈの外径Ｄ５より若干長い。したがっ
てモニタ基板保持輪Ｈは搬送孔６１、６２、６３を通過
することができる。

【００１６】回転軸５９は、搬送円板支持部５５の略中
心に、搬送円板支持部５５に対して垂直に固定されてい
る。この回転軸５９は、真空槽３１の外部に設けられた
回転機構６４に連結されている（図１参照）。この回転
機構６４を操作することにより搬送円板５８が回転駆動
される。

【００１７】搬送円板５８の上方であって、搬送孔６
１、６２、６３の通過部分には、上方に伸びる収納筒６
５が設けられている。この収納筒６５の外周壁には、支
持板６６が搬送円板５８と略平行に固定されており、こ
の支持板６６は縁部５４の上端に固定されている。これ
により収納筒６５は載置台５１に固定されている。

【００１８】 収納筒６５の下端部と搬送円板支持部５
５との間には隙間Ｃが形成されている。この隙間Ｃは、
厚さＬ３のモニタ基板保持輪Ｈを２個積み重ねた厚さ２
×Ｌ３より薄く、モニタ基板保持輪Ｈの厚さＬ３より厚
い。これにより搬送円板５８は、収納筒６５の下端部よ
り搬送孔６１、６２、６３に供給されるモニタ基板保持
輪Ｈを一個ずつ搬送する。収納筒６５の内部にはモニタ
基板保持輪Ｈが多数積み重ねて保持されている。

【００１９】次に本実施例の作用を説明する。まずモニ
タ窓５６の上方には搬送孔６１が位置しており、この搬
送孔６１には、第１層の膜厚を制御するための第１のモ
ニタ基板Ｍが載置されたモニタ基板保持輪Ｈが支持され
ているとする。このとき第１のモニタ基板Ｍの表面Ｓは
モニタ窓５６に露出している。また収納筒６５の下方に
は搬送孔６２が位置している。この搬送孔６２に第２層
の膜厚を制御するための第２のモニタ基板Ｍを載置した
モニタ基板保持輪Ｈが、収納筒６５より供給される。ま
た搬送孔６３は落下孔５７の上方に位置している。

【００２０】基板Ｗの表面に形成される各層の膜厚分布
を一定にするため、基板ホルダ３３は、基板Ｗを取り付
けられた状態で軸部３４の回りに回転駆動される。次に
真空槽３１内が排気され、所定の圧力に定められる。こ
れと同時に、第１蒸発源３６が加熱され、これによりこ
の第１蒸発源３６に保持されている第１の蒸発材料が蒸
発する。

【００２１】第１の蒸発材料が基板Ｗと同時に表面Ｓに
蒸着する。この時、単色光源４１より出射された光線が
窓３９を透過して表面Ｓを照射し、その光線は反射して
再度窓３９を透過した後光量検出器４２に入射する。こ
の時の入射光量から表面Ｓに蒸着した膜厚が検出され、
この膜厚に基づいて基板Ｗ表面に形成された第１層の膜
厚が制御される。

【００２２】第１層の膜厚が所望の膜厚になると第１蒸
発源３６の加熱は停止し、第２蒸発源３７が加熱され
る。これと同時に回転機構６４により搬送円板５８が時
計回りに約１２０度回転し、搬送孔６１は落下孔５７の
上方に、搬送孔６２はモニタ窓５６の上方に、また搬送
孔６３は収納筒６５の下方にそれぞれ位置を変える。

【００２３】これにより搬送孔６１に支持されている第
１のモニタ基板Ｍはモニタ基板保持輪Ｈとともに落下孔
５７から落下し、搬送孔６２に支持されている第２のモ
ニタ基板Ｍはモニタ窓５６の上方に位置し、その表面Ｓ
はモニタ窓５６に露出する。また搬送孔６３には収納筒
６５の最下段に位置する第３のモニタ基板Ｍとモニタ基
板保持輪Ｈが供給される。

【００２４】 この状態で蒸発源３７に保持されている
第２の蒸発材料が蒸発し、基板Ｗの第１層の表面と同時
に、第２のモニタ基板Ｍの表面Ｓに蒸着する。このとき
第１層と同様にして表面Ｓの膜厚がモニタされ、基板Ｗ
の第１層の表面に形成される第２層の膜厚が制御され
る。

【００２５】第２層の膜厚が所望の膜厚になると、第２
蒸発源３７の加熱は停止し、再び第１蒸発源３６が加熱
され、基板Ｗの第２層の表面に第３層が形成される。以
下、このような手順が順次繰り返され、第１、２の蒸発
材料層が基板Ｗの表面に交互に形成される。このように
して基板Ｗ表面に多数の膜層を有する、光学および電子
光学分野で用いられる増反射鏡、エッジフィルタおよび
帯域フィルタ等が製造される。

【００２６】このような増反射鏡等の量産性を高めるた
めには、第１、２の蒸発材料が速やかに基板Ｗ表面に蒸
着する必要がある。本実施例において搬送円板５８は３
つのモニタ基板Ｍが載置できる程度の大きさでよく、従
来のものに比べその底面積を小さくすることができる。
これにより第１、２の蒸発材料が効率よく基板Ｗ表面に
蒸着することができる。

【００２７】なお、収納筒６５に収納するモニタ基板保
持輪Ｈの数を増やすことにより、基板Ｗ表面により多く
の膜層を形成することも容易に可能である。

【００２８】次に本実施例の膜厚モニタ基板交換装置を
用いて製造された増反射鏡の分光反射率の実験結果を、
従来例とともに説明する。

【００２９】本実施例の真空蒸発装置において、第１蒸
発源３６にはＳｉＯ₂、第２蒸発源３７にはＴｉＯ₂をそ
れぞれ充填した。基板ＷにはＢＫ７ガラス基板を使用し
た。

【００３０】 まず初めに第１蒸発源３６を加熱し、約
２４０ｎｍ／ｍｉｎのコートスピードでＳｉＯ_２を光学
膜厚１２５ｎｍだけコートした。次に第２蒸発源３７を
加熱し、約２４０ｎｍ／ｍｉｎのコートスピードでＴｉ
Ｏ_２を光学膜厚１２５ｎｍだけコートした。同様にし
て、ＳｉＯ_２の層とＴｉＯ_２の層とを交互に基板Ｗ上に
形成し、５０膜層からなる使用波長５００ｎｍの増反射
鏡を製造した。この増反射鏡の５°反射率カーブを図５
において実線Ｐにより示す。

【００３１】従来例の膜厚モニタ基板交換装置を用いた
真空蒸着装置は、膜厚モニタ基板交換装置５０を除いて
図１と同様な構成を有しており、上記実施例と同様に第
１蒸発源３６にはＳｉＯ₂、第２蒸発源３７にはＴｉＯ₂
をそれぞれ充填し、基板ＷにはＢＫ７ガラス基板を使用
した。

【００３２】 上記実施例と同様に第１蒸発源３６を加
熱し、約２４０ｎｍ／ｍｉｎのコートスピードでＳｉＯ
_２を光学膜厚１２５ｎｍだけコートした後、第２蒸発源
３７を加熱し、約２４０ｎｍ／ｍｉｎのコートスピード
でＴｉＯ_２を光学膜厚１２５ｎｍだけコートした。同様
の方法で、ＳｉＯ_２の層とＴｉＯ_２の層とを交互に基板
Ｗ上に形成し、６膜層からなる使用波長５００ｎｍの増
反射鏡を製造した。この増反射鏡の５°反射率カーブを
図６において実線Ｑにより示す。

【００３３】図５、６に示した実施例による反射特性
（実線Ｐ）と従来例による反射特性（実線Ｑ）との比較
から理解されるように、上記実施例によれば、反射特性
が向上している。すなわち本実施例の膜厚モニタ基板交
換装置を用いて製造された増反射鏡は、多数の膜層を有
しているため、使用波長において充分に高い反射率を示
す。

【００３４】

【考案の効果】以上のように本考案によれば、搬送円板
の面積を小さくすることができるとともに、搬送円板に
より搬送されるモニタ基板の数を増加させることがで
き、ひいては基板上に多数の膜層を有する増反射鏡等の
量産性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る膜厚モニタ基板交換装
置を有する真空蒸着装置を示す断面図である。

【図２】本考案の一実施例に係る膜厚モニタ基板交換装
置を示す平面図である。

【図３】図２の III−III 線に沿って切断したときの断
面図である。

【図４】図３のモニタ基板保持輪Ｈの断面図である。

【図５】本考案の膜厚モニタ基板交換装置を用いて得ら
れた増反射鏡の反射特性を示す図である。

【図６】従来の膜厚モニタ基板交換装置を用いて得られ
た増反射鏡の反射特性を示す図である。

【図７】従来の膜厚モニタ基板交換装置を示す平面図で
ある。

【図８】図７のＶIII −ＶIII 線に沿って切断したとき
の断面図である。

【符号の説明】

３１ 真空槽 ５１ 載置台 ５０ 膜厚モニタ基板交換装置 ５６ モニタ窓 ５７ 落下孔 ５８ 搬送円板 ５９ 回転軸 ６５ 収納筒 Ｗ 基板 Ｍ モニタ基板 Ｈ モニタ基板保持輪

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 モニタ基板の表面に蒸着された膜厚をモ
   ニタするための前記モニタ基板が通過できない大きさを
   有するモニタ窓が形成されるとともに、モニタ基板が落
   下するための前記モニタ基板が通過できる大きさを有す
   る落下孔を有する載置台と、この載置台に回転自在に支
   持され、前記モニタ基板を前記モニタ窓および前記落下
   孔に搬送する前記モニタ基板が通過できる大きさを有す
   る搬送孔を有する搬送円板と、この搬送円板を回動させ
   る手段と、前記搬送円板の上方に固定され、前記モニタ
   基板を多数積み重ねて保持するとともにこのモニタ基板
   を前記搬送孔に供給する収納筒とを備え、前記搬送孔に
   供給された前記モニタ基板が前記落下孔に搬送されると
   前記モニタ基板が前記落下孔を通過して前記載置台下に
   落下することを特徴とする膜厚モニタ基板交換装置。
2. 【請求項２】 前記モニタ基板が、環状のモニタ基板保
   持輪に載置され、前記モニタ基板同士が接触しない状態
   で、前記収納筒に多数積み重ねて保持され、前記モニタ
   窓が前記モニタ基板保持輪の外径より短い内径の円形状
   を有し、前記落下孔が前記モニタ基板保持輪の外径より
   長い内径の円形状を有し、前記搬送孔が前記モニタ基板
   保持輪の外径より長い内径の円形状を有することを特徴
   とする請求項１に記載の膜厚モニタ基板交換装置。
3. 【請求項３】 前記収納筒の下端部と前記載置台との間
   には隙間が形成され、前記隙間の幅は前記モニタ基板保
   持輪を２個積み重ねた厚さより小さく、かつ前記モニタ
   基板保持輪の厚さより小さいことを特徴とする請求項２
   に記載の膜厚モニタ基板交換装置。