JP3730203B2

JP3730203B2 - 真空成膜装置

Info

Publication number: JP3730203B2
Application number: JP2002255454A
Authority: JP
Inventors: 善則高橋; 真人中込; 真一山本
Original assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Current assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2004091866A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばガラス基板等の被成膜体に金属酸化物等の薄膜を多層に成膜して光学フィルター等を製造する真空成膜装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の真空成膜装置としては、例えば特開２００２−１１５０５２号公報や特開２００２−１１５０５５号公報に、真空成膜室（真空容器）内において被成膜体を回転させながら表面にイオンアシスト蒸着によって薄膜を形成するとともに、この被成膜体上に形成される薄膜を光学的方法によって測定するものが提案されている。すなわち、これらの装置においては、真空隔壁によって内外が仕切られて真空ポンプにより内部を高真空に維持できるようにされた上記真空成膜室の内部底面にイオン銃および蒸着装置が設けられるとともに、真空成膜室の上部中央の外側にはモータが設置され、このモータの回転軸が真空成膜室内に真空シールしながら真空隔壁を貫通して延長され、その先端部に被成膜体としてガラス基板が保持されて回転できるようにされている。また、この真空成膜室内には、受光レンズが上記真空隔壁に支持されてガラス基板上に配設されており、光源から上記ガラス基板に照射光を照射してその透過光を上記受光レンズにより受光し、その強度が膜厚に依存して変化することを利用して膜厚を算出するようにされている。なお、このように被成膜体としてのガラス基板の膜厚を直接測定するのに代えて、真空容器内にモニターガラスを配置してその表面に形成された薄膜の膜厚を測定するものも提案されている。また、化合物の蒸着やアシスト蒸着においては、真空成膜室内を所定の圧力に排気した後に特定のガスを真空成膜室内に導入することも行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような真空成膜装置においては、成膜を開始するときは勿論、成膜中も真空成膜室内を所定の真空度に制御するため、真空ポンプにより排気が行われる。また、上述のように特定のガスを真空成膜室に導入して成膜を行う場合も、成膜中にはこのガスの圧力を制御するために真空排気が行われている。ところが、上記公報に記載された従来の真空成膜装置では、真空成膜室の上記隔壁に開口させられて真空ポンプに連通させられる排気口が該隔壁に配置されているだけであり、また真空ポンプとして拡散ポンプを用いた場合にはその高さの制約から排気口は真空成膜室の上側に配置されざるを得ず、このように排気口が隔壁の上下や、あるいは左右の一方に偏って配置されていると、成膜中の真空成膜室からの排気もこの排気口が配置された側に偏ったものとなって排気偏流を生じ、これによって真空成膜室内に圧力のばらつきや、上述のように特定のガスを導入した場合にはそのガス濃度にもばらつきが発生するおそれがあり、その結果、成膜物質の品質が一定にならなくなって、たとえ成膜中に被成膜体を回転させていても、複数の被成膜体同士の間や個々の被成膜体において形成された薄膜の品質が不均一となってしまう。
【０００４】
また、上記蒸着装置において化合物よりなる蒸着源から電子ビームガンによって蒸着物質（成膜物質）を発生させて蒸着を行う場合などには、電子ビームの照射によってこの化合物が分解して発生したガスの滞留により蒸着源周辺のガス濃度が高くなることがあるが、そのような場合にこのように排気が偏っていて蒸着源周辺のガス濃度が高いままだと、例えば酸化物を蒸着する場合には蒸着源周辺の酸素濃度が高くなるために電子ビームガンがアーキング等の異常放電を起こして安定した成膜物質の発生を阻害したりフィラメントの寿命の短縮を招いたりするおそれもある。さらに、このように成膜物質を蒸着して薄膜を形成する場合に、上記公報に記載されたようなイオンアシスト蒸着を行うのに代えて、プラズマガンを用いてプラズマアシスト蒸着を行う場合には、やはり蒸着源周辺の圧力が高いと電子銃がアーキング等の異常放電を起こしたり、プラズマの状態が不安定となったりするおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、真空容器（真空成膜室）内に排気偏流による圧力、ガス濃度のばらつきが生じるのを防ぐことができ、これによって成膜物質の品質を安定化させて、被成膜体に形成される薄膜も、個々の被成膜体中や被成膜体同士でも均質なものと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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、排気ポンプによって減圧させられる真空容器内に収容された被成膜体に、該真空容器内に配設された成膜物質の発生機構によって薄膜を形成する真空成膜装置において、上記真空容器の内部に臨む側壁に、上記排気ポンプに連通させられる複数の排気口を、上下左右に互い違いの配置となるように設けたことを特徴とする。従って、このように構成された真空成膜装置では、例えば排気口が２つ設けられている場合にはこれらが上下左右に互い違いの対角位置に配置されることとなり、またこれより多くの排気口が設けられている場合には上下左右に互い違いの千鳥状あるいは市松模様状の配置をとることとなり、これにより真空容器内の鉛直方向および水平方向に均一な排気が可能となって真空容器内に排気偏流が生じるのを防ぐことができる。このため、かかる排気偏流によって真空容器内に圧力のばらつきや、ガスを導入した場合のガス濃度のばらつきが生じるのを防ぐことができ、これによって成膜物質の品質安定化を図って被成膜体に形成される薄膜の均質化、高品質化を促すことが可能となる。
【０００７】
ここで、このように複数の排気口を互い違いの配置に設けるに際して、上記真空容器に、この真空容器に連通する補助排気室をその外側に膨出するように隣設し、上記排気口をこの補助排気室の側壁に設けるようにすれば、この補助排気室において真空容器内から排気口に向かう排気の流れをより均一にすることができて、一層確実な成膜品質の安定化を図ることができる。また、この場合に、上記補助排気室の水平断面を略三角形状とすれば、この三角形の２辺を構成する上記側壁にそれぞれ排気口を配置することができて、これら複数の排気口と真空容器内の空間の中心部との間隔を略等しくすることができるので、成膜が行われるこの中心部において特に圧力やガス濃度等のより一層の均一化を図ることができ、従って被成膜体に形成される薄膜についてもその品質の一層の均一化、安定化を図ることが可能となる。
【０００８】
一方、本発明によれば、上述のように排気口が上下左右に互い違いの配置をとることにより真空容器内の均一な排気が可能となって排気偏流が生じるのを防ぐことができるため、上記成膜物質の発生機構が、真空容器内に配設される蒸着源から蒸着物質を成膜物質として発生させて被成膜体に蒸着する真空蒸着機構を備えたものである場合でも、上記蒸着源の周辺でのガス濃度の上昇を防ぐことができ、この真空蒸着機構の電子ビームガンにアーキング等の異常放電が生じたり、またプラズマアシスト蒸着を行う場合にプラズマの状態が不安定となったりするのを防ぐことができる。また、特にこのような場合においては、こうして上下左右に互い違い配置された複数の排気口のうち、下側に配置される排気口の下縁の鉛直方向の位置を、上記成膜物質の発生機構の鉛直方向の位置と略同じ位置か、これよりも低い位置に配設することにより、上述のように酸化物を蒸着源として成膜物質を蒸着する際に、この酸化物が分解して発生した酸素ガスが上記発生機構の電子ビームガンやプラズマガン周辺で滞留するのを防ぐことができ、アーキング等の異常放電による電子ビームガン等のフィラメントの寿命短縮などを一層確実に防止することが可能となる。
【０００９】
また、高真空の残留ガスの主成分である水分を除去し、質の良い真空とするために、真空容器の内部に臨む側壁には、該真空容器内の水分を凝集させる凝集機構が備えられるのが望ましい。特に、本発明の真空成膜装置においては、複数の排気口が上述のように上下左右に互い違いに配置されているので、真空容器内に臨む側壁にはこれらの排気口が配置されないスペースが該排気口とは逆の上下左右の互い違いに空けられることとなるので、このスペースにコールドパネルやコールドトラップ等の上記凝集機構を配すれば、主排気口のコンダクタンスを小さくすることなく水分を凝集、除去することが可能となる。さらに、当該真空成膜装置は、被成膜体に薄膜を形成する各種の真空成膜に適用可能であるが、被成膜体が、上記薄膜が形成されて光学フィルターとして用いられるガラス基板等の基板であって、取り分け高い成膜品質や均質な薄膜形成が要求される場合に用いて、効果的である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１ないし図６は本発明の一実施形態を示すものであって、この実施形態は、被成膜体としてガラス基板に薄膜を形成することにより光学フィルターを製造する真空成膜装置に本発明を適用したものである。本実施形態において真空容器１は、その本体２が、上下の天板２Ａおよび底板２Ｂと両側方の側板２Ｃ，２Ｄとから構成されて正面と背面とが開口させられた外形略直方体状の箱形をなし、かつ内部に形成される空間（チャンバー）は略立方体状をなすようにされたものであり、この本体２の正面側の開口部にはヒンジによって横開きに開閉可能に扉３が取り付けられるとともに、背面側には補助排気室４を介して真空排気ポンプ５が取り付けられていて、扉３を閉じて排気ポンプ５を駆動することにより、本体２内の上記空間が補助排気室４を介して真空排気されて高真空に維持されるようになされている。
【００１１】
ここで、上記真空容器１は、その上記本体２と扉３とが、例えばＪＩＳＨ４０００におけるＡ５０５２等のアルミニウム合金によって形成されており、上記補助排気室４の外壁も同材質で形成されている。さらに、このうち本体２の側板２Ｃ，２Ｄの外側面には、側面視に図２に示すように補強リブ６が取り付けられており、本実施形態ではこの補強リブ６も、本体２等と同じくアルミニウム合金によって形成されるとともに、ボルト止めによって側板２Ｃ，２Ｄに取り付けられている。また、上記扉３にも正面視に図１に示すような井桁状をなすようにアルミニウム合金よりなる補強リブ６がやはりボルト止めされて取り付けられており、さらにこの扉３を閉じた状態で該扉３が密着する本体２の正面側開口部の周縁には真空シールが配設されている。
【００１２】
一方、本実施形態の真空成膜装置では、このような真空容器１の外側に、該真空容器１と別体に構成された架構７が配設されている。ここで、本実施形態の架構７は、上記真空容器１が載置される架台８と、こうして架台８上に載置された真空容器１の周囲を取り囲むように配設される枠体９とから構成されており、これら架台８と枠体９とはいずれも、断面方形をなす角形鋼管が溶接あるいはボルト止めされて組み立てられた構造をなしている。このうち、架台８は、上記鋼管が直方体状の枠形をなすように組み立てられており、その上面部分に真空容器１の上記本体２が載置されて取り付けられている。また、この架台８の上面部分の両側部には、載置された本体２の側板２Ｃ，２Ｄよりも外側に突出するようにブラケット８Ａが本体２の正面寄りと背面寄りとにそれぞれ設けられており、上記枠体９は、これらのブラケット８Ａ上に立設された角形鋼管よりなる支柱９Ａの各上端部が、やはり角形鋼管によって組み立てられた平面視に図４に示すような長方形をなす枠形９Ｂの各角部に接合された構造とされていて、正面視には図１や図５に示すように、また側面視にも図２に示すように、真空容器１の本体２の上記天板２Ａや側板２Ｃ，２Ｄと間隔をあけて下向きに開口した「コ」字状を呈する門型をなすように形成されている。なお、この枠体９の上記枠形９Ｂ内には、やはり角形鋼管よりなる補強材９Ｃが井桁状に組み込まれているとともに、この枠形９Ｂ上には、平面視に図４に示す支持板９Ｄが取り付けられている。
【００１３】
また、本実施形態の真空成膜装置においてはさらに、上記真空容器１内に収容された被成膜体を回転させる回転駆動機構１０と、上記被成膜体に形成されるべき薄膜の膜厚を測定する膜厚測定機構１１と、この薄膜を形成する成膜物質を発生させる成膜物質の発生機構１２とが備えられており、本実施形態ではこれらの機構１０〜１２がいずれも上記架構７によって真空容器１とは独立して支持されている。すなわち、従来の真空成膜装置では、上記公報に記載のようにこれらの機構がいずれも真空容器に直接的に取り付けられていたのに対し、本実施形態では該機構１０〜１２が真空容器１にはマウントされることなく、この真空容器１と別体に構成された架構７の上記架台８または枠体９あるいはこれらの双方に取り付けられている。
【００１４】
ここで、まず上記回転駆動機構１０は、真空容器１内に配設されて上記被成膜体を保持する基板ドーム１０Ａと、この基板ドーム１０Ａを回転可能に支持する回転駆動軸１０Ｂとを備え、架構７の枠体９の上記支持板９Ｄによって支持されている。このうち、上記回転駆動軸１０Ｂは中空の円筒状に形成され、この円筒の中心軸線が平面視において真空容器１内の上記空間がなす方形（略正方形）の中心を通るように鉛直に配置されて、その上端部が上記支持板９Ｄを貫通して上方に突出させられた上で回転可能に支持され、やはりこの支持板９Ｄ上に設けられたモータ等の駆動手段１０Ｃにより上記中心軸線回りに回転駆動させられるとともに、下端部は真空容器１の本体２における天板２Ａを貫通して真空容器１内に垂下させられている。なお、この回転駆動軸１０Ｂが真空容器１の上記天板２Ａを貫通する貫通部には、その外周側に伸縮自在な金属製蛇腹管１０Ｄが天板２Ａ上面と上記支持板９Ｄ下面との間に亙って配設されるとともに磁性流体回転シールが封入されていて、真空容器１内の真空状態を維持したまま回転駆動軸１０Ｂが挿通されて回転可能とされている。また、上記基板ドーム１０Ａは、中央部が円形に開口させられた傘型に形成されて、この傘型の内周面に被成膜体（ガラス基板）が多数取り付けられ、この内周面を下向きにして上記中央部が回転駆動軸１０Ｂの下端に取り付けられることにより、この中央部の円形開口部から円筒状の回転駆動軸１０Ｂの下端内周部を真空容器１内に開口させた状態で該回転駆動軸１０Ｂと同軸かつ一体的に回転させられる。
【００１５】
また、上記膜厚測定機構１１には、第１に、真空容器１内に配設されるモニターガラス１３Ａと、このモニターガラス１３Ａに向けて測定光を照射する光源１３Ｂと、上記測定光を受光する受光部１３Ｃとを有する光学測定機構１３が備えられている。このうち、受光部１３Ｃは回転駆動軸１０Ｂの上記上端部上に取り付けられるとともに、モニターガラス１３Ａは、基板ドーム１０Ａ中央部の上記円形開口部内に下向きに配設され、中空とされた回転駆動軸１０Ｂの内周部を通して上記受光部１３Ｃに連結されて上記測定光を光学的に伝達可能とされており、従ってこれらモニターガラス１３Ａおよび受光部１３Ｃは回転駆動軸１０Ｂと同様に架構７のうち枠体９の上記支持板９Ｄによって支持されることとなる。一方、真空容器１の本体２の上記底板２Ｂには上記モニターガラス１３Ａの直下に図示されない透孔が真空シールされて設けられていて、上記光源１３Ｂは、この透孔に臨むように上記架構７のうち架台８に取り付けられて支持されており、当該光学測定機構１３においては、この光源１３Ｂから上向きにレーザ光等の測定光を上記モニターガラス１３Ａに照射して、成膜時に被成膜体と同時に該モニターガラス１３Ａ表面に形成される薄膜を通過したその透過光を上記受光部１３Ｃによって受光することにより、この透過光の強度が膜厚に依存して変化することを利用して成膜中の被成膜体の薄膜の膜厚が測定可能とされている。
【００１６】
なお、本実施形態では、上記膜厚測定機構１１に、この光学測定機構１３の他に、第２の測定機構として水晶式膜厚計１４が備えられている。この水晶式膜厚計１４は、光学測定機構１３の上記受光部１３Ｃと同様に回転駆動軸１０Ｂの上端部上に取り付けられて支持板９Ｄにより支持されたものであり、回転駆動軸１０Ｂの内周部に臨んで配置された水晶振動子の振動数がその表面に薄膜が形成されることによって変化するのを利用して、時間当たりの膜厚の変化を測定可能とされている。
【００１７】
一方、上記成膜物質の発生機構１２は、真空容器１内の上記底板２Ｂ側に配設されていて、光学測定機構１３の上記光源１３Ｂと同様に架構７のうちの架台８により支持されている。ここで、本実施形態における発生機構１２には、この真空容器１内に配設される蒸着源１５Ａから蒸着物質を上記成膜物質として発生させて上記被成膜体に蒸着する真空蒸着機構１５が備えられており、さらにこの真空蒸着機構１５には、上記蒸着物質にプラズマ照射を行うプラズマアシスト蒸着機構１６が備えられている。
【００１８】
すなわち、上記真空蒸着機構１５においては、図６に示すように真空容器１の本体２の上記底板２Ｂに鉛直上向きに回転軸１５Ｂが貫通させられていて、真空容器１内に突出したこの回転軸１５Ｂの上端部には、上面外周部に複数のルツボ状の凹部１５Ｃが周方向に等間隔に形成された円板状のハース１５Ｄが取り付けられ、このハース１５Ｄの凹部１５Ｃ内に上記蒸着源１５Ａが収容されているとともに、回転軸１５Ｂの下端部は上記架台８に設けられた図示されない回転駆動手段に取付られて、この回転駆動手段により回転軸１５Ｂはハース１５Ｄごとその軸線回りに回転可能、かつ周方向に隣接した上記凹部１５Ｃ同士の間隔に合わせた所定の回転角毎に位置決め可能とされている。なお、この回転軸１５Ｂが真空容器１の上記底板２Ｂを貫通する貫通部は、上記回転駆動軸１０Ｂが天板２Ａを貫通する貫通部と同様に図示されない金属製蛇腹管と磁性流体回転シールとにより、真空シールされている。また、真空容器１内の上記底板２Ｂ上には、上述のように所定の回転角で位置決めされたハース１５Ｄの１の凹部１５Ｃに隣接するようにして電子ビームガン１５Ｅが配設されており、上記１の凹部１５Ｃに収容された蒸着源１５Ａをこの電子ビームガン１５Ｅによって蒸発させることにより成膜物質が発生させられ、またハース１５Ｄを回転させて他の凹部１５Ｃに収容された蒸着源１５Ａをこの電子ビームガン１５Ｅに隣接させることにより、例えば異なる種類の薄膜を連続的に被成膜体に形成することも可能とされている。なお、本実施形態では、一対のこのような真空蒸着機構１５が、正面視に図５に示すように真空容器１内の左右に対称に配設されている。
【００１９】
さらに、上記プラズマアシスト蒸着機構１６は、真空容器１内の上記底板２Ｂ上に、正面視に図５に示したように上記一対の真空蒸着機構１５の中央に位置し、かつ側面視には図６に示すようにこれらの真空蒸着機構１５の上記電子ビームガン１５Ｅに隣接して位置するように配設されたプラズマガン１６Ａによって構成されており、このプラズマガン１６Ａから発生させられたプラズマにより、上記真空蒸着機構１５の蒸着源１５Ａから発生した成膜物質が加速されて被成膜体としての上記ガラス基板に蒸着されるので、膜品質の向上や形成される薄膜の高密度化を図ったりすることが可能となる。なお、本実施形態ではこれら図５や図６に示すように、このプラズマアシスト蒸着機構１６のプラズマガン１６Ａや上記真空蒸着機構１５の電子ビームガン１５Ｅは真空容器１の本体２の底板２Ｂに取り付けられているが、これらについても上記回転駆動軸１０Ｂや回転軸１５Ｂと同様の真空シールを介するなどして、架構７（架台８）によって支持するようにしてもよい。また、この底板２Ｂには、真空容器１内を所定の圧力に排気後に、該真空容器１内に必要に応じて特定のガスを導入するためのノズル１５Ｆが設けられている。
【００２０】
一方、上記補助排気室４は、本実施形態では真空容器１の背面から外側に膨出するように該真空容器１に隣接して設けられて、平面視に図４に示すように三角形状、より詳しくは真空容器１側を底辺とする二等辺三角形状、さらに詳しくは直角二等辺三角形状に形成され、従ってこの補助排気室４内に形成される空間も水平断面がこのような三角形状とされる。しかして、この補助排気室４は、上記架構７とはまた別体とされた支柱１７によって支持されていて、上記二等辺三角形の二等辺を構成する部分に位置する側壁４Ａ，４Ｂには、それぞれ排気口４Ｃが形成されて上記排気ポンプ５に連結されている。ここで、この排気ポンプ５として本実施形態では油拡散ポンプが用いられており、また上記排気口４Ｃには、該排気口４Ｃ側が開口した直方体状の箱形をなすバルブ室５Ａが上記側壁４Ａ，４Ｂにそれぞれ取り付けられていて、上記排気ポンプ５の本体５Ｂは、これらのバルブ室５Ａの下面に各々吊下されるように取り付けられている。また、このバルブ室５Ａの上面には、上記排気ポンプ５の本体５Ｂと排気口４Ｃとの間を開閉する図示されないバルブを駆動するためのシリンダー装置５Ｃが取り付けられるとともに、バルブ室５Ａの背面には、該背面がなす方形の二辺に内接するような大きな径の円形の点検窓５Ｄが設けられている。
【００２１】
このように補助排気室４の上記二等辺を構成する側壁４Ａ，４Ｂに排気口４Ｃがそれぞれ設けられることにより、本実施形態では真空容器１内に臨むこれらの側壁４Ａ，４Ｂに複数の排気口４Ｃが設けられることとなり、これらの排気口４Ｃは、真空容器１の正面側から見て図５に示すように、該真空容器１の背面の左右に配置されることとなる。そして、本実施形態ではこの図５に示されるように、一方の側壁（図５において右側の側壁）４Ａに設けられる排気口４Ｃは真空容器１内の下側に開口するように配設されるとともに、他方の側壁（図５において左側の側壁）４Ｂに設けられる排気口４Ｃは逆に真空容器１内の上側に開口するように配設されていて、すなわちこれら複数開口させられた排気口４Ｃが上下左右に互い違いとなるように、上記背面の対角上に位置して段違いの千鳥状あるいは市松模様状の配置に配設されている。
【００２２】
なお、これらの排気口４Ｃは、正面視において図５に示すように上下左右にそれぞれ上記背面を略二等分する程度の大きさの方形状に開口させられている。また、これに合わせて、これらの排気口４Ｃに連結される上記排気ポンプ５も、そのバルブ室５Ａと本体５Ｂとが図３に示すように側壁４Ａ，４Ｂに取り付けられるもの同士で背面視に上下左右の対角上に段違いの千鳥状あるいは市松模様状となるように配設される。さらに、本実施形態では左上側の排気口４Ｃの下縁は右下側の排気口４Ｃの上縁よりもやや上側にあって、これらの排気口４Ｃが鉛直方向に重なり合うことがないようにされている。また、この右下側の排気口４Ｃの下縁の位置は、鉛直方向において、上記成膜物質の発生機構１２の真空蒸着機構１５における蒸着源１５Ａ、電子ビームガン１５Ｅ、およびプラズマアシスト蒸着機構１６におけるプラズマガン１６Ａのうち少なくとも１つの位置、望ましくはすべての鉛直方向の位置と略同じ位置か、これよりも低い位置に配設されている。さらにまた、上記側壁４Ａ，４Ｂそれぞれの排気口４Ｃが設けられた側とは上下反対側には取付座４Ｄが設けられていて、図５に破線で示すようにコールドパネルやコールドトラップ等の凝集機構１８が、これら側壁４Ａ，４Ｂの少なくとも一方に取付可能とされている。さらに、このような補助排気室４が設けられる真空容器１の本体２の上記背面部には、図示されないルーバーや金網が取り付けられている。
【００２３】
従って、このように構成された真空成膜装置においては、まず、真空容器１内を真空排気する排気ポンプ５が複数（本実施形態では２つ）備えられていて、これらの真空ポンプ５への排気口４Ｃも、真空容器１内に臨む補助排気室４の側壁４Ａ，４Ｂに複数（本実施形態ではやはり２つ）開口させられており、これらの排気口４Ｃが上述のように千鳥状あるいは市松模様状の配列をなすように、この真空容器１の背面に上下左右に互い違いの配置をなすように対角位置に設けられているので、成膜前に真空容器１内を排気するときは勿論、成膜中においても真空容器１内で排気の偏流が生じるのを防いで、鉛直方向および水平方向に均一な排気を行うことが可能となる。このため、このような排気偏流によって真空容器１内にその圧力に部分的なばらつきが生じるのを防ぐことができ、また上記ノズル１５Ｆからガスを導入する場合でもそのガス濃度にばらつきが生じるのを防ぐことができ、これによって成膜物質の品質を安定化させて、被成膜体に形成される薄膜も個々の被成膜体中や被成膜体同士で物性等の成膜品質を均質なものとすることが可能となる。このため、このような構成の真空成膜装置は、取り分け均質で高い成膜品質が要求される光学フィルターとして用いられるガラス基板に薄膜を形成するのに用いて、特に効果的である
【００２４】
また、本実施形態では、このように配列された排気口４Ｃが、真空容器１内の立方体状をなす本体２から外側に膨出するように隣接して設けられた補助排気室４の側壁４Ａ，４Ｂに開口させられており、この補助排気室４において真空容器１内から排気口４Ｃに向かう排気の流れをより均一にすることができるので、一層確実な成膜品質の安定化を図ることができる。しかも、この補助排気室４は、平面視において上述のように真空容器１側を底辺とする三角形状、特に本実施形態では二等辺三角形状、さらには直角二等辺三角形状に形成され、従ってその内部の上記真空容器１内に連通する空間も水平断面が略三角形状となるようにされており、この三角形の底辺を除く二辺、すなわち上記二等辺三角形の二等辺を構成する部分の側壁４Ａ，４Ｂに排気口４Ｃがそれぞれ形成されているので、平面視においてこれらの排気口４Ｃと真空容器１内の空間がなす方形（正方形）の中心との間隔を略等しくすることができ、従ってこの中心においては圧力やガス濃度等のより一層の均一化を図ることができる。しかして、上記発生機構１２の真空蒸着機構１５において上記蒸着源１５Ａから発生させられる成膜物質は、この方形の中心すなわち上記回転駆動機構１０の回転駆動軸１０Ｂの中心軸線を略中心として、この回転駆動軸１０Ｂの下端に取り付けられた上記基板ドーム１０Ａに向かい、この基板ドーム１０Ａに保持された被成膜体（ガラス基板）に蒸着されて薄膜を形成するので、そのような中心部分において上述のように圧力やガス濃度等のより一層の均一化が図られることにより、本実施形態によれば、被成膜体に形成される薄膜についてもその品質の一層の均一化、安定化を図ることが可能となる。
【００２５】
さらに、本実施形態では、上記成膜物質の発生機構１２が、真空容器１内に配設される蒸着源１５Ａから蒸着物質を成膜物質として発生させて被成膜体に蒸着する真空蒸着機構１５を備えたものであっても、上述のように均一な排気が可能となって真空容器１内の圧力等のばらつきが防がれることにより、蒸着源１５Ａの周辺でのガス濃度の上昇も防ぐことができるので、このようなガス濃度の上昇により電子ビームガン１５Ｅにアーキング等の異常放電が生じたりプラズマガン１６Ａによるプラズマの状態が不安定となったりするのも防ぐことができる。また、特に本実施形態においては、上述のように上下左右に互い違いに配置された排気口４Ｃのうち、正面視に右側の上記一方の側壁４Ａに設けられる鉛直方向下側の排気口４Ｃは、その下縁の位置がやはり鉛直方向において、上記成膜物質の発生機構１２の位置、すなわち上記真空蒸着機構１５の蒸着源１５Ａ、電子ビームガン１５Ｅ、およびこの真空蒸着機構１５に備えられたプラズマアシスト蒸着機構１６のプラズマガン１６Ａのうち少なくとも１つの鉛直方向の位置、望ましくはすべての鉛直方向の位置と略同じ位置か、これよりも低い位置に配設されている。従って、例えば蒸着源１５Ａとして酸化物を蒸着する場合でも、この排気口４Ｃの下縁の位置より上側に位置することとなる上記電子ビームガン１５Ｅやプラズマガン１６Ａ周辺に酸化物の分解によって生じた酸素ガスが滞留して酸素濃度が高くなるのを防ぐことができ、より確実にアーキング等の異常放電を防止して電子ビームガン１５Ｅのフィラメント寿命の延長を図ったり、プラズマガン１６Ａによるプラズマの安定化を促したりすることが可能となる。
【００２６】
一方、このように排気口４Ｃが上下左右に互い違いの配置とされることにより、上記側壁４Ａ，４Ｂにはこの排気口４Ｃが設けられない部分にスペースが残されることとなり、本実施形態では側壁４Ａ，４Ｂの少なくとも一方のこのスペースに上述のような取付座４Ｄが設けられてコールドパネルやコールドトラップ等の凝集機構１８が取付可能とされている。従って、真空容器１から排気口４Ｃを通って排気ポンプ５に導入される排気中の水分等を、主排気口のコンダクタンスを小さくすることなく確実に除去することが可能となる。また、特に本実施形態ではこの排気ポンプ５として油拡散ポンプが採用されており、万一排気ポンプ５側から油の蒸気が補助排気室４内に逆流しても、これを凝集機構１８によって凝集させることにより真空容器１内の汚染を防ぐこともできる。さらに、本実施形態では、この補助排気室４と真空容器１の本体２内との間にルーバーや金網が真空容器１内壁面に取り付けられているので、このような油蒸気の真空容器１内への流入や真空容器１内から排気ポンプ５への成膜物質の流入なども防止することができる。
【００２７】
また、本実施形態では、被成膜体として真空容器１内に収容されるガラス基板を回転させる回転駆動機構１０や、このガラス基板に形成される薄膜の膜厚を測定する膜厚測定機構１１、また膜厚を形成するための成膜物質を発生させる発生機構１２が、真空容器１と別体に構成された架構７によって該真空容器１と独立して支持されているので、成膜時に上記排気ポンプ５によって真空容器１内を真空排気することにより内外の圧力差でこの真空容器１の本体２に撓み変形が生じたり、上記発生機構１２による成膜物質発生の際の熱によって本体２に熱変形が生じたり、あるいは排気ポンプ５の振動が伝達されて本体２が振動したりしても、これらの変形や振動に伴って上記回転駆動機構１０、膜厚測定機構１１、成膜物質の発生機構１２のそれぞれの位置や互いに位置関係にずれが生じるのを防ぐことができる。すなわち、真空容器１と架構７とは別の構造物であるので、この真空容器１の変形や振動によって架構７が変形したり振動したりすることが抑えられ、また架構７に支持された各機構１０〜１２は上述のような真空シールを介して真空容器１内に貫通させられているので、上記真空容器１の変形や振動が直接これらの機構１０〜１２に伝達されてその位置が変位するのも防がれるのである。
【００２８】
このため、第１に、モニターガラス１３Ａ、光源１３Ｂ、および受光部１３Ｃを有する光学測定機構１３を備えた上記膜厚測定機構１１においては、これらモニターガラス１３Ａ、光源１３Ｂ、受光部１３Ｃそれぞれの成膜時の位置および互いの位置関係を、成膜前に精度良く調整したままに維持することができ、従って高精度の膜厚測定を可能として、その測定結果により確実な成膜制御を図ることができる。また、第２に、被成膜体（基板ガラス）を保持する基板ドーム１０Ａとこれを支持する回転駆動軸１０Ｂとを備えた上記回転駆動機構１０においては、この被成膜体を真空容器１内において所定の位置に正確に配置してやはり所定の上記回転軸線回りに正確に回転させることができ、上述の確実な成膜制御に基づいてその表面に所望の膜厚の薄膜を高精度に形成することが可能となる。さらに、第３に、上述のように真空容器１内に配設される蒸着源１５Ａから電子ビームガン１５Ｅによって蒸着物質（成膜物質）を発生させて上記被成膜体に蒸着する真空蒸着機構１５を備え、またこの真空蒸着機構１５に、上記蒸着物質にプラズマガン１６Ａによってプラズマ照射を行うプラズマアシスト蒸着機構１６を備えた成膜物質の発生機構１２においては、上記回転駆動機構１２によって被成膜体が正確に位置決めされるのとも相俟って、この被成膜体と蒸着源１５Ａとの距離を一定に維持することができ、上記電子ビームガン１５Ｅやプラズマガン１６Ａによって正確かつ安定的な成膜制御を図ることが可能となる。しかして、光学フィルターとして用いられるガラス基板に薄膜を形成するには、このような高い膜厚測定精度や正確な成膜制御も要求されるので、本実施形態の真空成膜装置はかかる光学フィルターとして用いられるガラス基板の薄膜形成に用いて、一層効果的であると言える。
【００２９】
さらに、本実施形態では、上記機構１０〜１２のうち、回転駆動機構１０と、上記膜厚測定機構１１の光学測定機構１３におけるモニターガラス１３Ａ、受光部１３Ｃ、および水晶式膜厚計１４とが、架構７のうちでも、真空容器１の本体２が載置された架台８にこの本体２と間隔をあけて設けられた枠体９によって支持されており、従ってこの枠体９には上記変形や振動が一層伝わりにくいので、その位置を変位をより確実に防止することができる。
【００３０】
なお、本実施形態ではこのように真空容器１を架構７の架台８上に載置して取り付けるとともに枠体９もこの架台８に支持するようにしているが、例えば真空容器を載置する架台とは別に構成した架構を、これら真空容器および架台とも間隔をあけるように配設し、この架構に上記各機構を支持して真空容器とは独立させるようにしてもよい。また、例えば上述のような枠体９を設けずに、当該真空成膜装置が配置される建て屋の天井に上記回転駆動機構１０や膜厚測定機構１１等を支持するようにしたり、場合によっては真空容器１を架台８上に載置せずに床面に直接置き、この床面に上記光学測定機構１３の光源１３Ｂや成膜物質発生機構１２の真空蒸着機構１５における回転軸１５Ｂを埋設して支持したりするようにしてもよい。
【００３１】
一方、本実施形態における真空容器１は、その本体２がアルミニウム合金によって形成されており、かかるアルミニウム合金は、一般的な真空成膜装置の真空容器に用いられるステンレス等の鋼材よりも熱輻射率が低く、上記真空蒸着機構１５の電子ビームガン１５Ｅやプラズマアシスト蒸着機構１６のプラズマガン１６Ａ等による熱を受熱し難いので、このような熱による真空容器１の変形自体を防止することができ、さらに高精度の成膜が可能となる。また、このように真空容器１内の熱をこの本体２が受熱し難いことから、成膜時に真空容器１を冷却する必要もなくなり、これにより冷却機構を省略することが可能となって、当該真空成膜装置の構造簡略化や重量の軽減、あるいは冷却機構や冷却水が供給される際の振動の防止、さらには装置の低コスト化、コンパクト化などを図ることができる。
【００３２】
しかも、上記真空容器１の本体２を構成する側板２Ｃ，２Ｄおよび扉３には、同じくアルミニウム合金よりなる補強リブ６が取り付けられているので、この真空容器１の変形や振動を一層確実に防止することができる。ところで、このような金属製の構造物にやはり金属製の補強リブを取り付ける場合には、通常は溶接によって補強リブを構造物に接合するのが一般的であるが、このような溶接による接合では、溶接時の熱による歪みが構造物に生じることが避けられず、特に高精度の成膜を要求される本実施形態のような真空成膜装置では、このような歪みを除去するために溶接後に後加工を行わなければならなくなる。ところが、これに対して本実施形態では、上記補強リブ６がボルト止めによって本体２や扉３に取り付けられており、従って溶接による熱歪みが発生することがなく、かかる歪みを除去するための後加工も不要となるので、効率的かつ高精度に真空容器１を形成することが可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、真空容器内に臨んで設けられる複数の排気口を上下左右に互い違いの配置とすることにより、特に成膜中において真空容器内の鉛直方向および水平方向に均一な排気が可能となって、この真空容器内に排気偏流による圧力やガス濃度のばらつきが生じるのを防ぐことができ、これによって成膜物質の品質を安定化させて被成膜体に形成される薄膜を均質かつ高品質なものとすることができる。また、このような排気口を、真空容器に隣接して外側に膨出した補助排気室に設けることにより、真空室内から排気口に向かう排気の流れをより均一にすることができ、さらにこの補助排気室の水平断面を三角形状とすれば、成膜が行われる真空容器内中央部と複数の排気口との間隔を等しくしてこの中央部における圧力やガス濃度の一層の均一化を図ることができる。従って、このような真空成膜装置は、特に光学フィルターとして用いられるガラス基板等の基板への成膜に用いて効果的である。
【００３４】
また、このように真空容器内の均一な排気が可能となって排気偏流が生じるのが防がれることにより、本発明によれば、上記成膜物質の発生機構が、真空容器内の蒸着源から蒸着物質を成膜物質として発生させて蒸着する真空蒸着機構を備えたものであっても、この蒸着源周辺のガス濃度の上昇を防いで、この真空蒸着機構の電子ビームガンにアーキング等の異常放電が生じたり、またプラズマアシスト蒸着を行う場合においてプラズマの状態が不安定となったりするのを防ぐことができる。特にこの場合において、上記複数の排気口のうち下側の排気口の下縁の鉛直方向の位置を、この発生機構と略同じ位置か低い位置とすることにより、酸化物を蒸着源とする際に発生する酸素ガスが電子ビームガンやプラズマガン周辺に滞留するのを防ぐことができるので、一層確実に異常放電等を防いで電子ビームガンのフィラメントの寿命延長を図ったりすることができる。さらに、上記真空容器の内部に臨む側壁に凝集機構を設ければ、高真空の残留ガスの主成分である水分を確実に除去して真空容器内を質の良い真空状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１に示す実施形態の右側面図である。
【図３】図１に示す実施形態の背面図である。
【図４】図１に示す実施形態の平面図である。
【図５】図１に示す実施形態の真空容器１内を示す、扉３を取り外した状態の正面図である。
【図６】図１に示す実施形態の真空容器１および補助排気室４内を示す、図５におけるＺＺ断面図である。
【符号の説明】
１真空容器
２真空容器１の本体
３扉
４補助排気室
４Ｃ排気口
５排気ポンプ
６補強リブ
７架構
８架台
９枠体
１０回転駆動機構
１０Ａ基板ドーム
１０Ｂ回転駆動軸
１１膜厚測定機構
１２成膜物質の発生機構
１３光学測定機構
１３Ａモニターガラス
１３Ｂ光源
１３Ｃ受光部
１５真空蒸着機構
１５Ａ蒸着源
１６プラズマアシスト蒸着機構
１８凝集機構

Claims

排気ポンプによって減圧させられる真空容器内に収容された被成膜体に、該真空容器内に配設された成膜物質の発生機構によって薄膜を形成する真空成膜装置において、上記真空容器の内部に臨む側壁には、上記排気ポンプに連通させられる複数の排気口が、上下左右に互い違いの配置となるように設けられていることを特徴とする真空成膜装置。
上記真空容器には、この真空容器に連通する補助排気室が外側に膨出するように隣設させられており、上記排気口はこの補助排気室の側壁に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の真空成膜装置。
上記補助排気室の水平断面が略三角形状とされていることを特徴とする請求項２に記載の真空成膜装置。
上記成膜物質の発生機構には、上記真空容器内に配設される蒸着源から蒸着物質を上記成膜物質として発生させて上記被成膜体に蒸着する真空蒸着機構が備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の真空成膜装置。
上記排気口のうち下側に配置される排気口の下縁の鉛直方向の位置が、上記成膜物質の発生機構の鉛直方向の位置と略同じ位置か、これよりも低い位置に配設されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の真空成膜装置。
上記真空容器の内部に臨む側壁には、該真空容器内の水分を凝集させる凝集機構が備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の真空成膜装置。
上記被成膜体が、上記薄膜が形成される光学フィルターであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の真空成膜装置。