JP3579074B2

JP3579074B2 - 薄膜蒸着装置および薄膜蒸着方法

Info

Publication number: JP3579074B2
Application number: JP30987093A
Authority: JP
Inventors: 吉則武藤
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-11-16
Filing date: 1993-11-16
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: JPH07138756A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被蒸着物の外周面に蒸着薄膜を形成する薄膜蒸着装置および薄膜蒸着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被蒸着物の外周面に均一な蒸着薄膜を形成する薄膜蒸着装置としては実開平４−４４３５８号公報記載の自公転治具付蒸着装置が知られる。
この蒸着装置は、真空容器と、真空容器内に配置された蒸着源と、蒸着源の蒸着法線を公転中心にして公転可能に配置された公転リング部材と、該公転中心から放射状に整列した自転軸に沿って被蒸着物を保持するとともに公転平面に対する自転軸の傾斜角が調整可能な状態で自転軸端において係止されている自転シャフトを設け、環状傾斜案内面を外周に形成した静止案内リングを前記公転リング部材の内側に配置するとともに、該環状傾斜案内面に対して回転可能に当接する自転フランジを前記自転シャフトに固着して構成されている。
【０００３】
前記従来の蒸着装置にあっては、複数の被蒸着物を自転シャフトに挿通して等間隔に保持固定し、モーターより回転力を伝達されたピニオンを介して公転リング部材を公転させると、公転リング部材に係止されている自転シャフトは公転リングと共に移動し、静止案内リングの環状傾斜案内面に当接している自転フランジが回転する。これにより、自転シャフトは自転を行い、自転シャフトと共に回転する被蒸着物の外周の蒸着面に薄膜が蒸着される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の蒸着装置によると、被蒸着物を自転シャフトに挿通して保持する必要があるため、被蒸着物は中央に穴の開いたリング状の構造でなければならず、穴の開いていない形状の被蒸着物あるいは穴を開けることができない被蒸着物は保持不可能であり、加工ができないという問題点があった。
また、自転シャフトの軸方向に被蒸着物を多数個保持して加工する場合、その各被蒸着物は蒸着源に対して均等な距離に保持されないため、自転シャフトの軸方向に保持された各被蒸着物には原理上、同じ膜厚の蒸着薄膜を形成することができない問題点があった。
さらに、放射線状に配設された自転シャフトに保持された被蒸着物の隙間より蒸着物質が飛散して蒸着装置内に積層し易く、積層した蒸着物質は真空槽内でゴミ・ホコリとなり、それが蒸着面に付着し蒸着薄膜の品質を低下させる恐れがあった。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、被蒸着物の形状に制限が無く、多数個に対して同時に蒸着しても各被蒸着物の蒸着面となる外周面に均一な蒸着薄膜を形成することができ、高品質な薄膜形成を可能とした薄膜蒸着装置および薄膜蒸着方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明の薄膜蒸着装置は、真空蒸着槽内で、天井側の被蒸着物に下方側の蒸着源から蒸着物質を蒸着させて薄膜を形成する薄膜蒸着装置において、
被蒸着物の外周面が露出する状態で非蒸着面の全面を覆って、該被蒸着物の回転軸と同一軸線上で対向配置した押さえ部材と受け部材で押圧し保持するとともに、この状態で被蒸着物の外周面回りに被蒸着物を回転させるよう従動側回転部材を設けて一組としたワーク保持機構と、
前記組として保持された被蒸着物の外周面を前記蒸着源に向けた状態で搭載する複数のワーク保持機構の搭載部を設けた球状部を天井側に有し、前記蒸着源の周囲を回転自在な球状ドームと、
前記ドームを回転させる回転手段と、
前記回転手段によるドームの回転により前記組として保持されている被蒸着物の外周面が蒸着源側に順次向くように前記ワーク保持機構の従動側回転部材を回転させて被蒸着物を回転させる前記真空蒸着槽内に設けた固定部材と、
を具備して構成した。
また、上記の薄膜蒸着装置では、前記一組としたワーク保持機構は、被蒸着物の外周面が露出する状態で非蒸着面の全面を覆って、該被蒸着物の回転軸と同一軸線上で対向配置した押さえ部材と受け部材で保持した状態にて、被蒸着物を平行に複数保持することとして構成した。
また、本発明の薄膜蒸着方法は、被蒸着物となるワークの外周面が露出する状態で非蒸着面の全面を覆って、該ワークの回転軸と同一軸線上で対向配置した押さえ部材と受け部材で保持するとともに、ワークと押さえ部材と受け部材とが前記同一軸線でワークの外周面回りに回転するように設けた従動側回転部材で一組のワーク保持手段を構成し、
このワーク保持手段で保持したワークの外周面が真空蒸着槽内の蒸着源側に向くように、真空蒸着槽内で蒸着源に対向して配置されるドームの天井側の搭載部に前記一組としたワーク保持手段を位置決めして搭載し、
その後、前記蒸着源に対してドームの回転手段によりドームを回転させ、前記蒸着源に対してドームの天井側に搭載されたワーク保持手段をドーム回転方向に移動させるとともに、ドームの回転によりワーク保持手段の従動側回転部材を回転させてワークの外周面が蒸着源側に順次に向くようにワークを回転させ、
これによりワークの外周面の全周に蒸着物質を成膜するように構成した。
【０００７】
【作用】
上記構成の薄膜蒸着装置によれば、球状ドームが蒸着源の周囲を回転する際、非蒸着面の全面を覆って、被蒸着物の外周面が前記蒸着源側に向くように、この被蒸着物を押圧し保持したワーク保持機構が球状ドームと共に球状ドームの回転方向に移動し、ワーク保持機構に保持した被蒸着物は、その外周面を蒸着源に向けた状態で回転され、多面体の外周面への蒸着も可能になる。また、球状ドームの球状部にワーク保持機構を取り付けるとともに、この球状ドームを回転することで、球状ドームに搭載した複数のワーク保持機構に回転自在に押圧挟持した被蒸着物の外周面と蒸着源との距離が一様になり、被蒸着物の外周面に均一な薄膜を形成することができる。
また、上記構成の薄膜蒸着装置によれば、ワーク保持機構が被蒸着物を平行に複数保持すると、効率の良い蒸着を行うことができる。
また、上記構成の薄膜蒸着方法によれば、被蒸着物となるワークの外周面が蒸着源側に向いた状態でこの蒸着源に対して回転移動し、そしてワークの外周面が前記蒸着源側に順次に向くようにワークが回転するので、多面体の外周面への蒸着も可能になり、またワークの外周面に均一に薄膜を形成することができる。
【０００８】
【実施例１】
図１は本発明に係る薄膜蒸着装置の実施例１を概略的に示す構成図、図２は本実施例の薄膜蒸着装置の被蒸着物（ワークとなる）を保持するワーク保持手段としてのワーク保持機構を示す断面図であり、図３は被蒸着物を示す斜視図である。
図１において、１は薄膜蒸着装置Ｓの真空蒸着槽であって、その内部に蒸着源２、天井側が球状となったドームである球状ドーム３等が設けられている。
【０００９】
球状ドーム３は、球状部（天井側）３ａと側壁部３ｂとから構成されており、球状部３ａの表面のどの位置においても蒸着源２からの距離が等しいように製作、配置されている。すなわち、蒸着源２は球状ドーム３の球状部３ａの球芯に配置されている。
【００１０】
側壁部３ｂは円筒状に形成されており、その下端部分はリング状の支持部材４によって回転自在かつ上下動自在に保持されている。支持部材４は、モータ５による調節機構によって上下動自在に設けられている。また、側壁部３ｂの外周には歯車６が周設されており、この歯車６にはモータ７の回転軸に固着した駆動歯車８が噛み合わされている。
【００１１】
球状部３ａは、側壁部３ｂの上端部に設けられている。球状部３ａの球面部には複数個（図１では２個示してある）の開口部９が設けられ、この開口部９にワーク保持機構Ｈが着脱自在に装着されている。なお、側壁部３ｂは円筒状に構成した場合を挙げたが、複数本に支柱にて球状部３ａを支持し、この支柱間で形成される空間をカバーで囲んで構成してもよい。
【００１２】
ワーク保持機構Ｈは、図２に示すように、箱体１０と、被蒸着物２５を押圧挟持する押さえ部材１１および受け部材１２と、受け部材１２の押圧部材１３と、従動歯車１４等から構成されている。
【００１３】
箱体１０は、一側面（図においては下側面）に開口部１５を設けた断面凹状に形成されている。また、箱体１０には、前記開口部９と係合する段差部１０ａが開口部１５側の外側面に複数箇所設けられており、この段差部１０ａと前記球状部３ａの開口部９とを係合することにより、ワーク保持機構Ｈが自重および箱体１０の上記係合により、その位置で球状ドーム３の球状部３ａに位置決めされるようになっている。
【００１４】
押さえ部材１１と受け部材１２は、被蒸着物２５を挟持する押圧挟持部１１ａ、１２ａと軸部１１ｂ、１２ｂが一体に形成されてなり、押さえ部材１１の軸部１１ａを箱体１０の内側面に設けたベアリング１６で回転自在に支持し、受け部材１２の軸部１２ａを前記押圧部材１３で保持した状態で箱体１０の内部において回転自在に対向配置されている。
【００１５】
押圧部材１３は、受け部材１２の軸部１２ｂを相対回転しないように収容する凹部１３ａを形成した保持部１３ｂと軸部１３ｃが一体に形成されてなり、凹部１３ａ内には、押さえ部材１１と受け部材１２間で被蒸着物２５を挟持する押圧力を付与するバネ材１７が配置されている。軸部１３ｃは保持部１３ｂより細径に形成され、箱体１０の内側面に設けたベアリング１８により回転自在に支持されており、前記押さえ部材１１、受け部材１２及び押圧部材１３の回転軸１９は球状ドーム３の球状部３ａの接線と一致するように設定されている。軸部１３ｃの端部は箱体１０の外部に延設され、この軸部１３ｃの端面に従動歯車１４がその回転中心部において固着されている。
【００１６】
従動歯車１４は、押圧部材１３を介して受け部材１２に回転を与えるもので、球状ドーム３の球状部３ａの上方に設けた固定歯車２０に噛み合いとその解除がなされるようになっている。すなわち、前記支持部材４のモータ５によって球状ドーム３が上昇された際に従動歯車１４と固定歯車２０が噛み合い、球状ドーム３が下降された際に噛み合いが解除されるようになっている。
【００１７】
固定歯車２０は、リング状に形成されており、複数本の支柱２１により吊り下げられ、かつ各支柱２１を連結部材２２で連結した状態で、真空蒸着槽１の上部下面に取り付けられている。
【００１８】
次に、本実施例の薄膜蒸着装置Ｓの作用を説明する。
まず、押さえ部材１１の押圧挟持部１１ａと受け部材１２の押圧挟持部１２ａ間で、被蒸着物２５の蒸着面２５ａが箱体１０の開口部１５方向に向くようにして被蒸着物２５を挟み、バネ材１７の押圧力で押さえ部材１１、被蒸着物２５および受け部材１２が相対回転しないように保持する。
【００１９】
次に、球状ドーム３を下げた状態で、被蒸着物２５を押圧挟持した複数のワーク保持機構Ｈを球状ドーム３の球状部３ａに形成した開口部９にそれぞれ係合して位置決めした後、モータ５によって球状ドーム３を上昇してワーク保持機構Ｈの従動歯車１４と固定歯車２０を噛み合わせる。
【００２０】
その後、モータ７を駆動して駆動歯車８を回転させ、駆動歯車８の回転動力を駆動歯車８と噛み合っている歯車６を介して球状ドーム３に伝達し、球状ドーム３を蒸着源の周囲で、即ち蒸着源の上下方向の法線を中心軸線としこの中心軸線回りで回転する。この球状ドーム３の回転により、ワーク保持機構Ｈは球状ドーム３に固定された状態で球状ドーム３と一緒にその回転方向に移動するとともに、ワーク保持機構Ｈの従動歯車１４は、固定歯車２０に案内されて回転軸１９を中心に回転する。その結果、押さえ部材１１と受け部材１２に押圧挟持された被蒸着物２５は、その蒸着面（外周面）２５ａを蒸着源２に向けた状態で従動歯車１４によって回転（自転）しながら、即ち、被蒸着物２５の蒸着面（外周面）２５ａが蒸着源側に順次に向くように回転しながら、モータ７によって蒸着源２に対して公転する。
【００２１】
本実施例の薄膜蒸着装置Ｓによれば、球状ドーム３の球芯に蒸着源２が配置されているため、球状ドーム３にワーク保持機構Ｈを介して取り付けた複数の被蒸着物２５の蒸着面２５ａが蒸着源２に対して同じ距離となり、均一な薄膜を形成することができるとともに、被蒸着物２５が回転するため、多面体の同時成膜が可能となる。
【００２２】
【実施例２】
図４は本発明の実施例２の薄膜蒸着装置におけるワーク保持機構を示す断面図、図５は従動歯車を省略したワーク保持機構の右側面図である。なお、図中において前記実施例１と同一部材、同一形状、同一構成については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２３】
本実施例のワーク保持機構Ｈの被蒸着物２５を回転させる従動歯車１４は、その回転中心を同じくしたプーリ３０が一体に形成され、箱体１０の側面に回転自在に取り付けられている。一方、押圧部材１３の軸部１３ｃ端面には、２段プーリ３１が一体的に固着されており、２段プーリ３１の小径プーリと従動歯車１４のプーリ３０との間に伝達ベルト３２を張設し、従動歯車１４の回転を押圧部材１３に伝達し得るように構成されている。
【００２４】
また、ワーク保持機構Ｈは、被蒸着物２５を平行に多数個（図においては３個）保持できるように押さえ部材１１、受け部材１２、２段プーリ３１を固着した押圧部材１３を挟むように、その両側に押さえ部材１１、受け部材１２、押圧部材１３が設けられ、これらの押圧部材１３の軸部１３ｃの端面にプーリ３３が一体的に固着されている（図５参照）。プーリ３３、３３は２段プーリから等間隔に配設され、プーリ３３、３３間には、２段プーリ３１における大径プーリの外周面と当接するように伝達ベルト３４が張設されており、従動歯車１４の回転を各押圧部材１３へ同時に伝達し得るように構成されている。その他のワーク保持機構Ｈおよび薄膜蒸着装置Ｓの構成は実施例１と同様である。
【００２５】
本実施例によれば、伝達ベルト３２、３４を用いることによりスムーズな被蒸着物２５の回転が可能となり、また容易に複数の被蒸着物２５を保持する機構が構成でき、効率の良い蒸着を行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の薄膜蒸着装置および薄膜蒸着方法によれば、被蒸着物の形状に関わらず蒸着面となる外周面に均一な蒸着膜を形成できる。また、多数固の被蒸着物を蒸着しても全て同じ膜厚の蒸着膜を形成できる。さらに、真空蒸着槽内のドーム以外あるいは球状ドーム以外の余分な部分まで蒸着膜を積層させること無く、ホコリによる悪影響が少なくなり、高品質な蒸着薄膜が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を概略的に示す構成図である。
【図２】本発明の実施例１におけるワーク保持機構を示す断面図である。
【図３】被蒸着物を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例２におけるワーク保持機構を示す断面図である。
【図５】図４のワーク保持機構を従動歯車を省略して示す右側面図である。
【符号の説明】
１真空蒸着槽
２蒸着源
３球状ドーム（ドーム）
３ａ球状部
６歯車
７モータ
８駆動歯車
９開口部
１１押さえ部材
１２受け部材
１３押圧部材
１４歯車
２０固定歯車
２５被蒸着物（ワーク）
２５ａ蒸着面（外周面）
Ｈワーク保持機構（ワーク保持手段）
Ｓ薄膜蒸着装置

Claims

真空蒸着槽内で、天井側の被蒸着物に下方側の蒸着源から蒸着物質を蒸着させて薄膜を形成する薄膜蒸着装置において、
被蒸着物の外周面が露出する状態で非蒸着面の全面を覆って、該被蒸着物の回転軸と同一軸線上で対向配置した押さえ部材と受け部材で押圧し保持するとともに、この状態で被蒸着物の外周面回りに被蒸着物を回転させるよう従動側回転部材を設けて一組としたワーク保持機構と、
前記組として保持された被蒸着物の外周面を前記蒸着源に向けた状態で搭載する複数のワーク保持機構の搭載部を設けた球状部を天井側に有し、前記蒸着源の周囲を回転自在な球状ドームと、
前記ドームを回転させる回転手段と、
前記回転手段によるドームの回転により前記組として保持されている被蒸着物の外周面が蒸着源側に順次向くように前記ワーク保持機構の従動側回転部材を回転させて被蒸着物を回転させる前記真空蒸着槽内に設けた固定部材と、
を具備して構成したことを特徴とする薄膜蒸着装置。
前記一組としたワーク保持機構は、被蒸着物の外周面が露出する状態で非蒸着面の全面を覆って、該被蒸着物の回転軸と同一軸線上で対向配置した押さえ部材と受け部材で保持した状態にて、被蒸着物を平行に複数保持することを特徴とする請求項１記載の薄膜蒸着装置。
被蒸着物となるワークの外周面が露出する状態で非蒸着面の全面を覆って、該ワークの回転軸と同一軸線上で対向配置した押さえ部材と受け部材で保持するとともに、ワークと押さえ部材と受け部材とが前記同一軸線でワークの外周面回りに回転するように設けた従動側回転部材で一組のワーク保持手段を構成し、
このワーク保持手段で保持したワークの外周面が真空蒸着槽内の蒸着源側に向くように、真空蒸着槽内で蒸着源に対向して配置されるドームの天井側の搭載部に前記一組としたワーク保持手段を位置決めして搭載し、
その後、前記蒸着源に対してドームの回転手段によりドームを回転させ、前記蒸着源に対してドームの天井側に搭載されたワーク保持手段をドーム回転方向に移動させるとともに、ドームの回転によりワーク保持手段の従動側回転部材を回転させてワークの外周面が蒸着源側に順次に向くようにワークを回転させ、
これによりワークの外周面の全周に蒸着物質を成膜することを特徴とする薄膜蒸着方法。