JP4072889B2 - 真空成膜装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、真空成膜装置では、真空チャンバ内に蒸発源が配置され、蒸発源によって蒸発された膜の原料が真空チャンバ内に支持される基板の表面に膜として析出されて成膜が行われる。そして、前記蒸発源が配置され、基板が支持される真空チャンバ内部の空間は、膜の原料を蒸発させ基板上に膜が形成されるように、真空ポンプ等の排気手段によって所定の圧力の真空雰囲気とされるようになっている。
【０００３】
また、膜が形成される基板は、真空チャンバに取り付けられる基板ホルダによって支持される。そして、該基板ホルダは、真空チャンバに設けられたポートと呼ばれる開口を通して前記真空チャンバに取り付けられ、その結果、前記基板は、真空チャンバ内の空間中で基板ホルダによって支持される。
【０００４】
このように、真空チャンバには、蒸発源，基板ホルダが設けられているが、更にこの他、基板に形成された膜厚を光学的に検出するための光モニタ（膜厚センサ）、膜厚を調整するための膜厚調整板（以下、補正板、という）、及び成膜時の基板の温度を検出するための温度センサ等、真空チャンバ内で成膜を行うに際して用いられる種々の補助器具が設けられている。
【０００５】
なお、前記光モニタは、基板に向かって光モニタ投光部から光を照射し、基板を通過した光、或いは基板にて反射した光を光モニタ受光部によって検出することにより、基板に形成された膜厚を測定し、目標とする膜に成膜できたか否かを検出するためのものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、前記真空チャンバ内部の空間を排気手段により排気して圧力を下げていくと、内部と外部との間で圧力差を生ずるので、この圧力差によって真空チャンバに歪みが生じる場合がある。
【０００７】
そして、真空チャンバに歪みが生じた場合、真空チャンバに取り付けられた基板ホルダと光モニタ投光部と光モニタ受光部との相対的な位置関係にずれが生じ、光モニタの光軸にずれが生じるので、光モニタによる膜の測定を精度良く行えない。
【０００８】
同様に、真空チャンバに歪みが生じた場合、蒸発源，補正板，温度センサ等についても、基板に対する相対的な位置関係にずれが生じる。蒸発源と基板との間の相対的な位置関係にずれが生じたときは、蒸発源にて蒸発された膜の原料の膜厚分布が変化する。同様に、補正板と基板との間の相対的な位置関係にずれが生じたときは、膜厚を均一化するのに支障が生じる。また、温度センサと基板との間の相対的な位置関係にずれが生じたときは、重要な成膜条件の一つである基板温度を正確に測定することができない。
【０００９】
このように、真空チャンバの歪みに起因して種々の補助器具間に生じる相対的な位置ずれは、成膜に際して様々の支障をきたし、精度の高い成膜の妨げとなる。
【００１０】
従って、従来の真空成膜装置にあっては、真空チャンバにおける基板ホルダ、光モニタ投光部及び光モニタ受光部が設置される箇所、及び、その他の補助器具が取り付けられる箇所について、特別にチャンバ壁の肉厚を厚くしたり、特別の補強部材を配する等により、歪みを生じさせない構造としていた。
【００１１】
しかし、真空チャンバについて上記特別の構造を採用したのでは、真空チャンバの構造の複雑化、及び、真空チャンバの大型化を招き、ひいては成膜装置の製造コストの増加を招くことになる。
【００１２】
そこで、本発明は、光モニタによる膜の測定精度の低下など、真空チャンバに生じる歪みによって成膜に支障が出ることなく、また、真空チャンバの構造の複雑化等を招くことのない真空成膜装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る真空成膜装置は、内部の空間の真空雰囲気を保持するための成膜用の真空チャンバと、成膜の補助のために前記真空チャンバ内で用いられる補助器具とを備える真空成膜装置において、前記補助器具は、前記真空チャンバに設けられる開口部を通じて前記真空チャンバの内外に渡って設けられ、前記真空チャンバ外に設けられる静止構造体に固定されると共に、前記真空チャンバ内の真空雰囲気を維持することができる材質により形成されて弾力性を有する接続部材によって前記真空チャンバに取り付けられている。
【００１４】
このような構成とすることにより、前記補助器具は、真空チャンバに歪みが生じた場合であっても、該歪みが前記補助器具の絶対位置（例えば、静止構造体を基準とする位置）に影響を及ぼす変位は、前記接続部材によって吸収され、前記補助器具の絶対位置が変位することがなく、膜厚センサ，膜厚調整板，蒸発源，温度センサ等の補助器具を用いる成膜を精度良く行うことができる。
【００１５】
また本発明は、前記接続部材はベローズであり、前記補助器具と前記開口部との間を封止するように設けられている。
【００１６】
このように、前記接続部材としてベローズを用いることにより、補助器具と真空チャンバとを接続するための構造を簡便なものとすることができ、また、真空チャンバ内の真空雰囲気を確実に維持することができる。
【００１７】
また本発明は、前記補助器具が、基板ホルダ，膜厚を検出するための膜厚センサ、前記膜厚を調整するための膜厚調整板、膜の原料を蒸発させるための蒸発源、及び、成膜される基板の温度を検出するための温度センサのうちの何れか一又は複数である。
【００１８】
このように、前記補助器具として、基板ホルダ，膜厚センサ，膜厚調整板（補正板），蒸発源，温度センサのうちの何れか１又は複数を対象とすることにより、例えば膜厚センサとして光モニタを用いる場合は、基板ホルダと光モニタ投光部と光モニタ受光部との相対的な位置関係のずれが生じなくなり、膜厚測定を精度良く行える。また、基板ホルダと蒸発源との相対的な位置関係のずれが生じなくなり、成膜された膜の膜厚分布が均一化する。同様に、基板ホルダと補正板との相対的な位置関係のずれがなくなり、膜厚を精度良く均一化することができる。更に、基板ホルダと温度センサとの相対的な位置関係のずれが生じなくなり、成膜条件の一つである基板温度を正確に測定することができる。総じて、種々の補助器具の絶対位置に変位が生じなくなることにより、従来に比して極めて精度良く成膜を行うことができる。
【００１９】
また、本発明に係る真空成膜装置は、内部の空間が真空雰囲気とされる真空チャンバと、真空チャンバ内に配設された膜の原料を蒸発させる蒸発源と、表面に膜が形成される基板を前記表面が真空チャンバの中心を臨むように、真空チャンバの開口をとおして真空チャンバ内の空間中に支持する基板ホルダと、真空チャンバ外部の静止構造体に固定された、真空チャンバの外部より前記基板に向かって光を照射する光モニタ投光部と、真空チャンバ外部の静止構造体に固定された、前記基板からの光を受光する光モニタ受光部とを備え、前記基板ホルダが、真空チャンバ外部の静止構造体に固定されるとともに、弾力性を備えかつ内側の真空雰囲気を保持できる材質により形成された緩衝手段を介して真空チャンバに取り付けられる。
【００２０】
このような構成とすることにより、基板ホルダは、真空チャンバ外部の静止構造体に固定して支持されるとともに、緩衝手段を介して真空チャンバに取り付けられる。従って、真空チャンバに歪みを生じても該歪みに伴う変位は前記緩衝手段によって吸収されるので、前記歪みに伴う変位により基板ホルダの位置が変位されることがない。
【００２１】
また、前記基板ホルダに加えて、光モニタ投光部及び光モニタ受光部が、真空チャンバ外部の静止構造体に固定して支持されるので、これらの間で相対的な位置ずれを生ずることがなく、基板上の膜厚を検出するための光軸のずれを生ずることがない。これにより、基板に形成された膜の膜厚を光モニタによって精度良く検出することができる。
【００２２】
また本発明は、前記真空成膜装置について、前記光モニタ受光部を、前記基板ホルダを覆うケーシングの内側に一体に組み込んで設けるとともに、基板ホルダに支持される前記基板の表面に対する裏面側に配設し、前記光モニタ投光部と光モニタ受光部を、真空チャンバの中心を挟んで対向するように設けられている。
【００２３】
このような構成とすることにより、光モニタ受光部は、基板ホルダに一体に組み込まれ、該光モニタ受光部と対向するように設置された光モニタ投光部より出射された光を基板の裏面側で検出し基板に形成された膜の膜厚を検出するので、膜厚を精度良く検出できるとともに、光モニタを真空チャンバに設置する構造を簡便にすることができる。
【００２４】
また本発明は、以上の真空成膜装置について、前記緩衝手段としてベローズを用い、前記基板ホルダを前記ベローズの一端側とともに前記真空チャンバ外部の静止構造体に固定し、かつ前記ベローズの他端側を前記真空チャンバの開口の周縁に取り付ける。
【００２５】
このように緩衝手段としてベローズを用いることにより、基板ホルダを真空チャンバに取り付けるための構造を簡便にすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図１及び図２に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置３０の構成を表す図であり、成膜装置３０の正面図である。また、図２は、図１に示された成膜装置３０の上部を拡大して表した一部拡大図である。
【００２８】
図１、図２に示される成膜装置３０は、成膜の方式としていわゆる真空蒸着によって真空チャンバ１内に配置される基板１０に成膜できるように構成されている。真空チャンバ１は、内部の空間を特に図示されない真空ポンプによって排気し、所要の真空雰囲気とできるようにされている。
【００２９】
チャンバ１内の下部には、膜の原料物質をチャンバ１内の空間に蒸発させるための二つの蒸発源１４、１４が配置されている。蒸発源１４は、膜の原料が保持されるルツボ１４ａと、膜の原料に電子ビームを照射して加熱するための電子銃を備えている。
【００３０】
また、この成膜装置３０には、蒸発源１４、１４の各々の上方を覆うための遮蔽板１５、１５が設けられている。この遮蔽板１５は、支柱１３を回転の中心として公転するように駆動される。電子ビームを照射して膜の原料を加熱する場合、前記原料が安定して蒸発するまでにはある程度の時間を要する。従って、蒸発源１４により膜の原料を加熱するが基板１０に膜を付着させない場合には、遮蔽板１５は蒸発源１４の上方を覆うように駆動される。一方、蒸発源１４により膜の原料を蒸発させて基板１０に膜を付着させる場合には、遮蔽板１５は蒸発源１４の上方より退避させるように駆動される。
【００３１】
基板１０は、真空チャンバ１内の上部において、下部に基板ホルダを有する基板回転装置２によって支持され、該基板回転装置２は、真空チャンバ１の基板ホルダ用の開口（ポート）１ａに設置される。該基板回転装置２は、ケーシング３と基板支持体４とセンサ支持体７を備えている。ケーシング３は、基板回転装置２の外側を覆っており、中心軸Ｃの回りに回転対称に形成されている。
【００３２】
基板支持体４は、基板取り付け部５と、該基板取り付け部５を下端にて支持する円筒鞘６とを備えている。基板取り付け部５は、中心軸Ｃの回りに回転対称に形成され、同様に中心軸Ｃの回りに回転対称に形成された中空の円筒鞘６の下端にて、互いの中心軸Ｃが一致するようにして支持されている。該円筒鞘６は、真空チャンバ１の開口１ａを通して前記真空チャンバ１の内外間に渡って配設されているため、基板取り付け部５を支持する下端側は真空チャンバ１の内部に位置している。また、基板取り付け部５にはその下部に基板１０が取り付けられるが、基板１０は膜が形成される表面がチャンバ１の中心（即ち、下方）を向くように取り付けられる。
【００３３】
そして、円筒鞘６は、その外周がダイレクトドライブモータ２２の駆動部に摺接するようにされており、ダイレクトドライブモータ２２によって、基板取り付け部５とともに、中心軸Ｃの回りに回転駆動される。これにより、基板１０を回転させつつ成膜することができる。
【００３４】
基板回転装置２は、以上に説明した基板取り付け部５と円筒鞘６とによって基板１０を支持するので、真空チャンバ１外部に取り付けられつつ、基板１０を開口１ａをとおして真空チャンバ１内の空間中に支持することができる。
【００３５】
円筒鞘６とケーシング３との間には、円筒鞘６の長手方向に沿って磁性流体シール２３が複数配設されており、内側の真空状態を保持できるようにされている。
【００３６】
センサ支持体７は、センサ取り付け部８と、該センサ取り付け部８が下端に取り付けられた円筒部９を備えている。また、該円筒部９は、円筒鞘６の内側に配設され、センサ取り付け部８は、基板取り付け部５の内側に配設されている。前記円筒部９は、中心軸Ｃの回りに回転対称に形成され、また中空にされている。そして、円筒部９の上端より前記円筒部９と一体に横方向に延設される部分によって、ケーシング３の上部の一部が構成されている。
【００３７】
また、センサ取り付け部８の下端には、光モニタ受光部１１が、その受光ヘッド１１ａを下向きにして取り付けられている。その結果、光モニタ受光部１１は、真空チャンバ１の中心から見て基板１０に対する上側に位置するように設けられており、受光ヘッド１１ａが基板１０の裏面側を臨むように取り付けられている。
【００３８】
この光モニタ受光部１１には、後に説明する光モニタ投光部１２より投光され、基板１０を透過してきた光を受光することによる光信号が形成される。この光モニタ受光部１１により検出される光信号は基板１０に成膜された膜厚に関するデータを含んでおり、該光信号により基板１０に形成された膜厚を検出することができる。
【００３９】
なお、光モニタ受光部１１にて検出された光信号は、電気信号として円筒部９の内側の信号線２４を通って外部に導かれ、特に図示されない成膜装置３０の制御装置に入力される。そして、この制御装置により、成膜装置３０によって成膜される膜厚を検出できるようにされている。
【００４０】
なお、前記センサ支持体７は、基板回転装置２のケーシング３に固定されており、センサ支持体７の外側を回転する基板支持体４と構造上別体に組み立てられている。
【００４１】
光モニタ投光部１２は、投光ヘッド１２ａより光モニタ受光部１１によって検出され得る波長の光を出射する。この成膜装置３０の例では、光モニタ投光部１２は、真空チャンバ１外部に設置されており、その投光ヘッド１２ａが真空チャンバの中心を挟んで光モニタ受光部１１の受光ヘッド１１ａと対向するように設けられている。
【００４２】
即ち、この成膜装置３０では、光モニタ投光部１２は、真空チャンバ１の中心に対して基板回転装置２が設置されるポート１ａと反対側のポート１ｂよりチャンバ１内に光を入射させるように設置されている。なお、光モニタ投光部１２が設置されるポートについては、光モニタ投光部１２より出射される光に対して光学的に透明な窓が付設されており、光モニタ投光部１２より出射された光を真空チャンバ１内に導き得るようにされている。
【００４３】
ところで、蒸発源１４にて蒸発した膜の原料は、該原料への電子ビームの照射位置からの距離に依存する分布形態に散乱される。従って、より均一な膜厚を得るために、前述した如く成膜時にはダイレクトドライブモータ２２を駆動して基板１０を中心軸Ｃの回りに回転させている。しかしこの場合、回転される基板１０の中心位置の膜厚が最も厚くなり、径方向へ行くに従い膜厚が薄くなる傾向があることがわかっている。そこで、本実施の形態においては、このような膜厚の偏りを是正すべく、補正板２５が設けられている。該補正板２５は長板形状をなし、基板１０と蒸発源１４との間における基板１０の近傍にて、該基板１０に対して平行に設けられている。また、該補正板２５は、その長手方向の一端が、回転される基板１０の回転中心に位置し、その他端は、棒状をなす補正板支持軸２６を介して真空チャンバ１及び基板回転装置用架台１８に支持されている。
【００４４】
また、本実施の形態に係る成膜装置３０は、成膜条件の一つとなる基板１０の温度を調整するためのヒータ（図示せず）が基板回転装置２に設けられており、該ヒータへ電力を供給するための電力線が、センサ支持体７を構成する円筒部９の内部に配設されて、外部に備えられる電源に接続されている。また、前記ヒータを用いて加熱される基板１０の温度を検出するため、温度センサとして熱電対（図示せず）が用いられている。該熱電対は、その熱接点が基板１０の表面に近接するように取り付けられ、前記ヒータの動力線と同様に円筒部９内部に配設されて、基板回転装置２の外部に冷接点が設けてある。
【００４５】
また、円筒形状をなす冷却部２７が、基板取り付け部５を囲む状態にて、一方の開口部をチャンバ１内の天井に取り付けられている。該冷却部２７は、前記ヒータから放射された熱を吸収し、磁性流体シール２３が加熱されることを低減することにより、該磁性流体シール２３によるチャンバ１内の気密性が損なわれるのを防いでいる。
【００４６】
上述したように、本実施の形態に係る成膜装置３０では、光モニタ受光部１１を基板回転装置２内に一体に組み込んだ構成とし、基板１０に対する裏面側に配置された光モニタ受光部１１により膜厚を検出する構成が採用されている。これにより、膜厚の検出を精度よく行えるとともに、光モニタ受光部１１を真空チャンバ１に取り付けるための構造を簡便にすることができる。
【００４７】
また、この成膜装置３０は、真空チャンバ１外部の静止構造体である設置用架台２０によって支持される。設置用架台２０は、チャンバ用架台１６と光モニタ投光部用架台１７と基板回転装置用架台１８と縦フレーム１９を有しており、これらが組立てられた構造とされている。そして、この設置用架台２０は、成膜装置３０が設置される実験室の床等に固定して支持される。
【００４８】
チャンバ用架台１６は、真空チャンバ１の下端に沿って水平に配設されており、真空チャンバ１を下側から支持している。また、光モニタ投光部用架台１７は、チャンバ用架台１６に対する下側に水平に配設されており、光モニタ投光部１２を下側から支持している。また、基板回転装置用架台１８は、真空チャンバ１に対する上側に水平に配設されており、基板回転装置２を下側から支持している。また、縦フレーム１９は、前記基板回転装置用架台１８、チャンバ用架台１６、光モニタ投光部用架台１７の間を垂直方向に沿って、前記架台１６、１７、１８を連結するように配設されている。
【００４９】
なお、上記チャンバ用架台１６と光モニタ投光部用架台１７と基板回転装置用架台１８と縦フレーム１９を有してなる設置用架台２０は、相当の重量を有する上記真空チャンバ１や基板回転装置２等を支持することが可能である堅牢な構造にされている。
【００５０】
そして、基板回転装置２は、基板回転装置用架台１８及び真空チャンバ１に、緩衝手段（接続部材）としてのベローズ２１を介して取り付けられている。より詳しく説明すると、基板回転装置２は以下のように取り付けられている。
【００５１】
即ち、基板回転装置２は、その取り付けフランジ３ａがベローズ２１の長手方向における一端側とともに基板回転装置用架台１８に取り付けられている。これにより、基板回転装置２は、基板回転装置用架台１８に固定して支持される。
【００５２】
また、ベローズ２１の長手方向における他端側は真空チャンバ１の開口１ａの周縁に取り付けられている。このように、基板回転装置２はベローズ２１を介して真空チャンバ１に取り付けられている。
【００５３】
上記ベローズ２１は、金属材料製であり、側面が蛇腹状に形成された筒状をなし、弾力性を有する構造部材である。そして、ベローズ２１は、その一方の開口端と他方の開口端とを軸方向に伸縮させ得るとともに、一方の開口端に対して他方の開口端を軸に直交する方向へずらすように変形させることもできる。
【００５４】
そして、べローズ２１は、真空チャンバ１内部と外部との間の圧力差に耐え得る強度とできる材質によって形成されており、チャンバ１内部の真空状態を保持することができる。
【００５５】
このような成膜装置３０によると、光モニタ受光部１１が一体に組み込まれた基板回転装置２、及び光モニタ投光部１２が静止構造体である設置用架台２０に取り付けられているので、光モニタ投光部１２、光モニタ受光部１１及び基板１０との間で相対的な位置のずれを生ずることがない。
【００５６】
そして、真空チャンバ１内が真空ポンプ等により排気されて低圧にされることにより真空チャンバ１に機械的な歪みが生じても、それに伴う変位をベローズ２１に吸収させることができ、基板回転装置２が前記チャンバ１の歪みによって変位される等の影響を受けることがない。
【００５７】
また、本実施の形態に係る成膜装置３０においては、前述したように、基板回転装置２の内部にヒータ，電力線，及び温度センサとしての熱電対が配設されているため、光モニタ受光部１１と同様にこれらの補助器具についても基板１０との間で相対的な位置のずれが生じることがない。
【００５８】
ところで、以上の説明では、基板ホルダを有する基板回転装置２及び光モニタ投光部１２を対象とし、真空チャンバ１に生じる歪みに起因して位置ずれが発生するのを防止する場合について説明しているが、その他の補助器具を対象としてもよい。
【００５９】
例えば、図３は、本発明の他の実施の形態を示す部分断面図であり、真空チャンバ１に生じる歪みに起因して、蒸発源１４に位置ずれが発生するのを防止するための構成を示している。図示するように、蒸発源１４は、ベローズ１４ｃを介して真空チャンバ１及びチャンバ用架台１６に取り付けられている。
【００６０】
より詳述すると、蒸発源１４は、膜の原料を載せるためのルツボ１４ａと、該ルツボ１４ａを上部で支持すると共にモータＭにて生じる回転駆動力を前記ルツボ１４ａへ伝達するための回転軸１４ｂとからなる。また、チャンバ用架台１６上には、下端に円盤形状のフランジ１４ｅが接合された円筒形状をなす軸受け部材１４ｄが、その軸を垂直にして設けられ、該軸受け部材１４ｄの上端は、真空チャンバ１が有する開口１ｃを通じて真空チャンバ１内に位置している。
【００６１】
前記フランジ１４ｅは、前記軸受け部材１４ｄの内径と同一径の孔を有している。前記回転軸１４ｂは、前記軸受け部材１４ｄ及びフランジ１４ｅを挿通し、チャンバ用架台１６を貫通した状態にて設けられ、その下端にはモータＭが接続されている。
【００６２】
また、ベローズ１４ｃの一方の開口側は、前記フランジ１４ｅと共にチャンバ用架台１６に取り付けられ、他方の開口側は、真空チャンバ１の前記開口１ｃの周縁に取り付けられている。
【００６３】
このような構成とすることにより、蒸発源１４は、ベローズ１４ｃの一方の開口側と共にチャンバ用架台１６に固定的に取り付けられ、真空チャンバ１に歪みが生じた場合であっても、ベローズ１４ｃにより、蒸発源１４へ影響を及ぼす変位は吸収される。また、真空チャンバ１及びチャンバ設置用架台１６の間はベローズ１４ｃにより封止されているため、真空チャンバ１の内部の真空雰囲気を維持することができる。
【００６４】
更に、補正板２５についてもベローズを用いて同様の構成とすることにより、真空チャンバ１に歪みが生じた場合であっても、基板１０及び補正板２５の間の相対的な位置ずれを生じさせる変位を吸収するという効果を得ることができる。また、ヒータ，電力線，及び熱電対が基板回転装置２と一体になっておらず、別個に真空チャンバ１が有する開口から内部に設けられる場合にも、ベローズを用いて同様の構成とすることにより同様の効果を得ることができる。
【００６５】
即ち、真空成膜装置３０に用いる補助器具のうち、真空チャンバ１が有する開口を通じて内部に設置される補助器具の全ては、ベローズを用いて基板回転装置２又は蒸発源１４と同様の構成とすることにより、真空チャンバ１に生じる歪みの影響を受けることがなくなり、精度の高い成膜を実現することができる。
【００６６】
なお、以上の説明では、緩衝手段について、ベローズにより構成する例を挙げたが、ベローズ以外であっても、真空チャンバ１内に通ずる内部の空間と大気圧にある外部の空間との間の圧力差に耐え得る強度を有するとともに、弾力性を有する構造部材により構成されていればよい。また、緩衝手段を介して基板回転装置を真空チャンバに設置することから、一方の開口側を回転装置ととともに設置用架台に固定できるとともに、他方の開口側を真空チャンバの開口に取り付けることができる構造とされていればよい。
【００６７】
また、以上に説明した成膜装置３０については、光モニタ投光部１２と光モニタ受光部１１とを、チャンバ１の中心を挟んで互いに反対側に位置するように設置する例を挙げたが、光モニタ投光部と光モニタ受光部をチャンバ１の中心に対して互いに反対側に位置させるようにする必要はない。
【００６８】
即ち、光モニタ投光部と光モニタ受光部は、チャンバ１外部の静止構造体に固定して支持されていればよく、チャンバ１の中心に対して互いに反対側に位置するようにする必要はない。例えば、光モニタ投光部と光モニタ受光部をともに基板に対する裏面側に設置し、基板に対する裏面側において基板からの反射光を受光して基板の表面に形成された膜の膜厚を検出するようにしてもよい。
【００６９】
なお、チャンバ１外部の静止構造体に固定される光モニタ受光部及び光モニタ投光部をどのような位置に配置しても、基板を支持するための基板回転装置はチャンバ１外部の静止構造体に固定して支持されるとともに緩衝手段を介して真空チャンバに取り付けられる。これにより、基板ホルダを真空チャンバに取り付け得るとともに、真空チャンバに生じた歪みによって基板回転装置及び基板ホルダが変位する等を防ぐことができる。
【００７０】
また、以上の説明では、成膜装置３０について真空蒸着により成膜する真空蒸着装置の例を挙げて説明したが、成膜の方式について他の方式が採用される装置であっても本発明を実施することができる。
【００７１】
例えば、イオンプレーティング等により成膜する装置であっても、基板を支持するための基板ホルダが真空チャンバ外部の静止構造体に固定して支持されるとともに緩衝手段を介して真空チャンバに取り付けられており、基板に形成された膜の膜厚を検出するための光モニタ投光部及び光モニタ受光部が静止構造体に固定して支持されていればよい。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、真空チャンバに生じる歪みによって成膜に支障を出すことなく、また、真空チャンバの大型化、及びその構造の複雑化等を招くことのない真空成膜装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる真空成膜装置の正面断面図である。
【図２】図１に示される真空成膜装置の上部を表す一部拡大図である。
【図３】真空チャンバに生じる歪みに起因して、蒸発源に位置ずれが発生するのを防止するための他の構成を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 真空チャンバ
１ａ，１ｂ，１ｃ 開口（ポート）
２ 基板回転装置
３ ケーシング
４ 基板支持体
５ 基板取り付け部
６ 円筒鞘
７ センサ支持体
８ センサ取り付け部
９ 円筒部
１０ 基板
１１ 光モニタ受光部
１１ａ 受光ヘッド
１２ 光モニタ投光部
１２ａ 投光ヘッド
１３ 支柱
１４ 蒸発源
１４ａ ルツボ
１４ｂ 回転軸
１４ｃ，２１ ベローズ
１４ｄ 軸受け部材
１４ｅ フランジ
１５ 遮蔽板
１６ チャンバ用架台
１７ 光モニタ投光部用架台
１８ 基板回転装置用架台
１９ 縦フレーム
２０ 設置用架台
２２ ダイレクトドライブモータ
２３ 磁性流体シール
２４ 信号線
２５ 補正板
２６ 補正板支持軸
３０ 真空成膜装置
Ｍ モータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、真空成膜装置では、真空チャンバ内に蒸発源が配置され、蒸発源によって蒸発された膜の原料が真空チャンバ内に支持される基板の表面に膜として析出されて成膜が行われる。そして、前記蒸発源が配置され、基板が支持される真空チャンバ内部の空間は、膜の原料を蒸発させ基板上に膜が形成されるように、真空ポンプ等の排気手段によって所定の圧力の真空雰囲気とされるようになっている。
【０００３】
また、膜が形成される基板は、真空チャンバに取り付けられる基板ホルダによって支持される。そして、該基板ホルダは、真空チャンバに設けられたポートと呼ばれる開口を通して前記真空チャンバに取り付けられ、その結果、前記基板は、真空チャンバ内の空間中で基板ホルダによって支持される。
【０００４】
このように、真空チャンバには、蒸発源，基板ホルダが設けられているが、更にこの他、基板に形成された膜厚を光学的に検出するための光モニタ（膜厚センサ）、膜厚を調整するための膜厚調整板（以下、補正板、という）、及び成膜時の基板の温度を検出するための温度センサ等、真空チャンバ内で成膜を行うに際して用いられる種々の補助器具が設けられている。
【０００５】
なお、前記光モニタは、基板に向かって光モニタ投光部から光を照射し、基板を通過した光、或いは基板にて反射した光を光モニタ受光部によって検出することにより、基板に形成された膜厚を測定し、目標とする膜に成膜できたか否かを検出するためのものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、前記真空チャンバ内部の空間を排気手段により排気して圧力を下げていくと、内部と外部との間で圧力差を生ずるので、この圧力差によって真空チャンバに歪みが生じる場合がある。
【０００７】
そして、真空チャンバに歪みが生じた場合、真空チャンバに取り付けられた基板ホルダと光モニタ投光部と光モニタ受光部との相対的な位置関係にずれが生じ、光モニタの光軸にずれが生じるので、光モニタによる膜の測定を精度良く行えない。
【０００８】
同様に、真空チャンバに歪みが生じた場合、蒸発源，補正板，温度センサ等についても、基板に対する相対的な位置関係にずれが生じる。蒸発源と基板との間の相対的な位置関係にずれが生じたときは、蒸発源にて蒸発された膜の原料の膜厚分布が変化する。同様に、補正板と基板との間の相対的な位置関係にずれが生じたときは、膜厚を均一化するのに支障が生じる。また、温度センサと基板との間の相対的な位置関係にずれが生じたときは、重要な成膜条件の一つである基板温度を正確に測定することができない。
【０００９】
このように、真空チャンバの歪みに起因して種々の補助器具間に生じる相対的な位置ずれは、成膜に際して様々の支障をきたし、精度の高い成膜の妨げとなる。
【００１０】
従って、従来の真空成膜装置にあっては、真空チャンバにおける基板ホルダ、光モニタ投光部及び光モニタ受光部が設置される箇所、及び、その他の補助器具が取り付けられる箇所について、特別にチャンバ壁の肉厚を厚くしたり、特別の補強部材を配する等により、歪みを生じさせない構造としていた。
【００１１】
しかし、真空チャンバについて上記特別の構造を採用したのでは、真空チャンバの構造の複雑化、及び、真空チャンバの大型化を招き、ひいては成膜装置の製造コストの増加を招くことになる。
【００１２】
そこで、本発明は、光モニタによる膜の測定精度の低下など、真空チャンバに生じる歪みによって成膜に支障が出ることなく、また、真空チャンバの構造の複雑化等を招くことのない真空成膜装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る真空成膜装置は、内部の空間の真空雰囲気を保持するための成膜用の真空チャンバと、成膜の補助のために前記真空チャンバ内で用いられる補助器具とを備える真空成膜装置において、前記補助器具は、前記真空チャンバに設けられる開口部を通じて前記真空チャンバの内外に渡って設けられ、前記真空チャンバ外に設けられる静止構造体に固定されると共に、前記真空チャンバ内の真空雰囲気を維持することができる材質により形成されて弾力性を有する接続部材によって前記真空チャンバに取り付けられている。
【００１４】
このような構成とすることにより、前記補助器具は、真空チャンバに歪みが生じた場合であっても、該歪みが前記補助器具の絶対位置（例えば、静止構造体を基準とする位置）に影響を及ぼす変位は、前記接続部材によって吸収され、前記補助器具の絶対位置が変位することがなく、膜厚センサ，膜厚調整板，蒸発源，温度センサ等の補助器具を用いる成膜を精度良く行うことができる。
【００１５】
また本発明は、前記接続部材はベローズであり、前記補助器具と前記開口部との間を封止するように設けられている。
【００１６】
このように、前記接続部材としてベローズを用いることにより、補助器具と真空チャンバとを接続するための構造を簡便なものとすることができ、また、真空チャンバ内の真空雰囲気を確実に維持することができる。
【００１７】
また本発明は、前記補助器具が、基板ホルダ，膜厚を検出するための膜厚センサ、前記膜厚を調整するための膜厚調整板、膜の原料を蒸発させるための蒸発源、及び、成膜される基板の温度を検出するための温度センサのうちの何れか一又は複数である。
【００１８】
このように、前記補助器具として、基板ホルダ，膜厚センサ，膜厚調整板（補正板），蒸発源，温度センサのうちの何れか１又は複数を対象とすることにより、例えば膜厚センサとして光モニタを用いる場合は、基板ホルダと光モニタ投光部と光モニタ受光部との相対的な位置関係のずれが生じなくなり、膜厚測定を精度良く行える。また、基板ホルダと蒸発源との相対的な位置関係のずれが生じなくなり、成膜された膜の膜厚分布が均一化する。同様に、基板ホルダと補正板との相対的な位置関係のずれがなくなり、膜厚を精度良く均一化することができる。更に、基板ホルダと温度センサとの相対的な位置関係のずれが生じなくなり、成膜条件の一つである基板温度を正確に測定することができる。総じて、種々の補助器具の絶対位置に変位が生じなくなることにより、従来に比して極めて精度良く成膜を行うことができる。
【００１９】
また、本発明に係る真空成膜装置は、内部の空間が真空雰囲気とされる真空チャンバと、真空チャンバ内に配設された膜の原料を蒸発させる蒸発源と、表面に膜が形成される基板を前記表面が真空チャンバの中心を臨むように、真空チャンバの開口をとおして真空チャンバ内の空間中に支持する基板ホルダと、真空チャンバ外部の静止構造体に固定された、真空チャンバの外部より前記基板に向かって光を照射する光モニタ投光部と、真空チャンバ外部の静止構造体に固定された、前記基板からの光を受光する光モニタ受光部とを備え、前記基板ホルダが、真空チャンバ外部の静止構造体に固定されるとともに、弾力性を備えかつ内側の真空雰囲気を保持できる材質により形成された緩衝手段を介して真空チャンバに取り付けられる。
【００２０】
このような構成とすることにより、基板ホルダは、真空チャンバ外部の静止構造体に固定して支持されるとともに、緩衝手段を介して真空チャンバに取り付けられる。従って、真空チャンバに歪みを生じても該歪みに伴う変位は前記緩衝手段によって吸収されるので、前記歪みに伴う変位により基板ホルダの位置が変位されることがない。
【００２１】
また、前記基板ホルダに加えて、光モニタ投光部及び光モニタ受光部が、真空チャンバ外部の静止構造体に固定して支持されるので、これらの間で相対的な位置ずれを生ずることがなく、基板上の膜厚を検出するための光軸のずれを生ずることがない。これにより、基板に形成された膜の膜厚を光モニタによって精度良く検出することができる。
【００２２】
また本発明は、前記真空成膜装置について、前記光モニタ受光部を、前記基板ホルダを覆うケーシングの内側に一体に組み込んで設けるとともに、基板ホルダに支持される前記基板の表面に対する裏面側に配設し、前記光モニタ投光部と光モニタ受光部を、真空チャンバの中心を挟んで対向するように設けられている。
【００２３】
このような構成とすることにより、光モニタ受光部は、基板ホルダに一体に組み込まれ、該光モニタ受光部と対向するように設置された光モニタ投光部より出射された光を基板の裏面側で検出し基板に形成された膜の膜厚を検出するので、膜厚を精度良く検出できるとともに、光モニタを真空チャンバに設置する構造を簡便にすることができる。
【００２４】
また本発明は、以上の真空成膜装置について、前記緩衝手段としてベローズを用い、前記基板ホルダを前記ベローズの一端側とともに前記真空チャンバ外部の静止構造体に固定し、かつ前記ベローズの他端側を前記真空チャンバの開口の周縁に取り付ける。
【００２５】
このように緩衝手段としてベローズを用いることにより、基板ホルダを真空チャンバに取り付けるための構造を簡便にすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図１及び図２に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置３０の構成を表す図であり、成膜装置３０の正面図である。また、図２は、図１に示された成膜装置３０の上部を拡大して表した一部拡大図である。
【００２８】
図１、図２に示される成膜装置３０は、成膜の方式としていわゆる真空蒸着によって真空チャンバ１内に配置される基板１０に成膜できるように構成されている。真空チャンバ１は、内部の空間を特に図示されない真空ポンプによって排気し、所要の真空雰囲気とできるようにされている。
【００２９】
チャンバ１内の下部には、膜の原料物質をチャンバ１内の空間に蒸発させるための二つの蒸発源１４、１４が配置されている。蒸発源１４は、膜の原料が保持されるルツボ１４ａと、膜の原料に電子ビームを照射して加熱するための電子銃を備えている。
【００３０】
また、この成膜装置３０には、蒸発源１４、１４の各々の上方を覆うための遮蔽板１５、１５が設けられている。この遮蔽板１５は、支柱１３を回転の中心として公転するように駆動される。電子ビームを照射して膜の原料を加熱する場合、前記原料が安定して蒸発するまでにはある程度の時間を要する。従って、蒸発源１４により膜の原料を加熱するが基板１０に膜を付着させない場合には、遮蔽板１５は蒸発源１４の上方を覆うように駆動される。一方、蒸発源１４により膜の原料を蒸発させて基板１０に膜を付着させる場合には、遮蔽板１５は蒸発源１４の上方より退避させるように駆動される。
【００３１】
基板１０は、真空チャンバ１内の上部において、下部に基板ホルダを有する基板回転装置２によって支持され、該基板回転装置２は、真空チャンバ１の基板ホルダ用の開口（ポート）１ａに設置される。該基板回転装置２は、ケーシング３と基板支持体４とセンサ支持体７を備えている。ケーシング３は、基板回転装置２の外側を覆っており、中心軸Ｃの回りに回転対称に形成されている。
【００３２】
基板支持体４は、基板取り付け部５と、該基板取り付け部５を下端にて支持する円筒鞘６とを備えている。基板取り付け部５は、中心軸Ｃの回りに回転対称に形成され、同様に中心軸Ｃの回りに回転対称に形成された中空の円筒鞘６の下端にて、互いの中心軸Ｃが一致するようにして支持されている。該円筒鞘６は、真空チャンバ１の開口１ａを通して前記真空チャンバ１の内外間に渡って配設されているため、基板取り付け部５を支持する下端側は真空チャンバ１の内部に位置している。また、基板取り付け部５にはその下部に基板１０が取り付けられるが、基板１０は膜が形成される表面がチャンバ１の中心（即ち、下方）を向くように取り付けられる。
【００３３】
そして、円筒鞘６は、その外周がダイレクトドライブモータ２２の駆動部に摺接するようにされており、ダイレクトドライブモータ２２によって、基板取り付け部５とともに、中心軸Ｃの回りに回転駆動される。これにより、基板１０を回転させつつ成膜することができる。
【００３４】
基板回転装置２は、以上に説明した基板取り付け部５と円筒鞘６とによって基板１０を支持するので、真空チャンバ１外部に取り付けられつつ、基板１０を開口１ａをとおして真空チャンバ１内の空間中に支持することができる。
【００３５】
円筒鞘６とケーシング３との間には、円筒鞘６の長手方向に沿って磁性流体シール２３が複数配設されており、内側の真空状態を保持できるようにされている。
【００３６】
センサ支持体７は、センサ取り付け部８と、該センサ取り付け部８が下端に取り付けられた円筒部９を備えている。また、該円筒部９は、円筒鞘６の内側に配設され、センサ取り付け部８は、基板取り付け部５の内側に配設されている。前記円筒部９は、中心軸Ｃの回りに回転対称に形成され、また中空にされている。そして、円筒部９の上端より前記円筒部９と一体に横方向に延設される部分によって、ケーシング３の上部の一部が構成されている。
【００３７】
また、センサ取り付け部８の下端には、光モニタ受光部１１が、その受光ヘッド１１ａを下向きにして取り付けられている。その結果、光モニタ受光部１１は、真空チャンバ１の中心から見て基板１０に対する上側に位置するように設けられており、受光ヘッド１１ａが基板１０の裏面側を臨むように取り付けられている。
【００３８】
この光モニタ受光部１１には、後に説明する光モニタ投光部１２より投光され、基板１０を透過してきた光を受光することによる光信号が形成される。この光モニタ受光部１１により検出される光信号は基板１０に成膜された膜厚に関するデータを含んでおり、該光信号により基板１０に形成された膜厚を検出することができる。
【００３９】
なお、光モニタ受光部１１にて検出された光信号は、電気信号として円筒部９の内側の信号線２４を通って外部に導かれ、特に図示されない成膜装置３０の制御装置に入力される。そして、この制御装置により、成膜装置３０によって成膜される膜厚を検出できるようにされている。
【００４０】
なお、前記センサ支持体７は、基板回転装置２のケーシング３に固定されており、センサ支持体７の外側を回転する基板支持体４と構造上別体に組み立てられている。
【００４１】
光モニタ投光部１２は、投光ヘッド１２ａより光モニタ受光部１１によって検出され得る波長の光を出射する。この成膜装置３０の例では、光モニタ投光部１２は、真空チャンバ１外部に設置されており、その投光ヘッド１２ａが真空チャンバの中心を挟んで光モニタ受光部１１の受光ヘッド１１ａと対向するように設けられている。
【００４２】
即ち、この成膜装置３０では、光モニタ投光部１２は、真空チャンバ１の中心に対して基板回転装置２が設置されるポート１ａと反対側のポート１ｂよりチャンバ１内に光を入射させるように設置されている。なお、光モニタ投光部１２が設置されるポートについては、光モニタ投光部１２より出射される光に対して光学的に透明な窓が付設されており、光モニタ投光部１２より出射された光を真空チャンバ１内に導き得るようにされている。
【００４３】
ところで、蒸発源１４にて蒸発した膜の原料は、該原料への電子ビームの照射位置からの距離に依存する分布形態に散乱される。従って、より均一な膜厚を得るために、前述した如く成膜時にはダイレクトドライブモータ２２を駆動して基板１０を中心軸Ｃの回りに回転させている。しかしこの場合、回転される基板１０の中心位置の膜厚が最も厚くなり、径方向へ行くに従い膜厚が薄くなる傾向があることがわかっている。そこで、本実施の形態においては、このような膜厚の偏りを是正すべく、補正板２５が設けられている。該補正板２５は長板形状をなし、基板１０と蒸発源１４との間における基板１０の近傍にて、該基板１０に対して平行に設けられている。また、該補正板２５は、その長手方向の一端が、回転される基板１０の回転中心に位置し、その他端は、棒状をなす補正板支持軸２６を介して真空チャンバ１及び基板回転装置用架台１８に支持されている。
【００４４】
また、本実施の形態に係る成膜装置３０は、成膜条件の一つとなる基板１０の温度を調整するためのヒータ（図示せず）が基板回転装置２に設けられており、該ヒータへ電力を供給するための電力線が、センサ支持体７を構成する円筒部９の内部に配設されて、外部に備えられる電源に接続されている。また、前記ヒータを用いて加熱される基板１０の温度を検出するため、温度センサとして熱電対（図示せず）が用いられている。該熱電対は、その熱接点が基板１０の表面に近接するように取り付けられ、前記ヒータの動力線と同様に円筒部９内部に配設されて、基板回転装置２の外部に冷接点が設けてある。
【００４５】
また、円筒形状をなす冷却部２７が、基板取り付け部５を囲む状態にて、一方の開口部をチャンバ１内の天井に取り付けられている。該冷却部２７は、前記ヒータから放射された熱を吸収し、磁性流体シール２３が加熱されることを低減することにより、該磁性流体シール２３によるチャンバ１内の気密性が損なわれるのを防いでいる。
【００４６】
上述したように、本実施の形態に係る成膜装置３０では、光モニタ受光部１１を基板回転装置２内に一体に組み込んだ構成とし、基板１０に対する裏面側に配置された光モニタ受光部１１により膜厚を検出する構成が採用されている。これにより、膜厚の検出を精度よく行えるとともに、光モニタ受光部１１を真空チャンバ１に取り付けるための構造を簡便にすることができる。
【００４７】
また、この成膜装置３０は、真空チャンバ１外部の静止構造体である設置用架台２０によって支持される。設置用架台２０は、チャンバ用架台１６と光モニタ投光部用架台１７と基板回転装置用架台１８と縦フレーム１９を有しており、これらが組立てられた構造とされている。そして、この設置用架台２０は、成膜装置３０が設置される実験室の床等に固定して支持される。
【００４８】
チャンバ用架台１６は、真空チャンバ１の下端に沿って水平に配設されており、真空チャンバ１を下側から支持している。また、光モニタ投光部用架台１７は、チャンバ用架台１６に対する下側に水平に配設されており、光モニタ投光部１２を下側から支持している。また、基板回転装置用架台１８は、真空チャンバ１に対する上側に水平に配設されており、基板回転装置２を下側から支持している。また、縦フレーム１９は、前記基板回転装置用架台１８、チャンバ用架台１６、光モニタ投光部用架台１７の間を垂直方向に沿って、前記架台１６、１７、１８を連結するように配設されている。
【００４９】
なお、上記チャンバ用架台１６と光モニタ投光部用架台１７と基板回転装置用架台１８と縦フレーム１９を有してなる設置用架台２０は、相当の重量を有する上記真空チャンバ１や基板回転装置２等を支持することが可能である堅牢な構造にされている。
【００５０】
そして、基板回転装置２は、基板回転装置用架台１８及び真空チャンバ１に、緩衝手段（接続部材）としてのベローズ２１を介して取り付けられている。より詳しく説明すると、基板回転装置２は以下のように取り付けられている。
【００５１】
即ち、基板回転装置２は、その取り付けフランジ３ａがベローズ２１の長手方向における一端側とともに基板回転装置用架台１８に取り付けられている。これにより、基板回転装置２は、基板回転装置用架台１８に固定して支持される。
【００５２】
また、ベローズ２１の長手方向における他端側は真空チャンバ１の開口１ａの周縁に取り付けられている。このように、基板回転装置２はベローズ２１を介して真空チャンバ１に取り付けられている。
【００５３】
上記ベローズ２１は、金属材料製であり、側面が蛇腹状に形成された筒状をなし、弾力性を有する構造部材である。そして、ベローズ２１は、その一方の開口端と他方の開口端とを軸方向に伸縮させ得るとともに、一方の開口端に対して他方の開口端を軸に直交する方向へずらすように変形させることもできる。
【００５４】
そして、べローズ２１は、真空チャンバ１内部と外部との間の圧力差に耐え得る強度とできる材質によって形成されており、チャンバ１内部の真空状態を保持することができる。
【００５５】
このような成膜装置３０によると、光モニタ受光部１１が一体に組み込まれた基板回転装置２、及び光モニタ投光部１２が静止構造体である設置用架台２０に取り付けられているので、光モニタ投光部１２、光モニタ受光部１１及び基板１０との間で相対的な位置のずれを生ずることがない。
【００５６】
そして、真空チャンバ１内が真空ポンプ等により排気されて低圧にされることにより真空チャンバ１に機械的な歪みが生じても、それに伴う変位をベローズ２１に吸収させることができ、基板回転装置２が前記チャンバ１の歪みによって変位される等の影響を受けることがない。
【００５７】
また、本実施の形態に係る成膜装置３０においては、前述したように、基板回転装置２の内部にヒータ，電力線，及び温度センサとしての熱電対が配設されているため、光モニタ受光部１１と同様にこれらの補助器具についても基板１０との間で相対的な位置のずれが生じることがない。
【００５８】
ところで、以上の説明では、基板ホルダを有する基板回転装置２及び光モニタ投光部１２を対象とし、真空チャンバ１に生じる歪みに起因して位置ずれが発生するのを防止する場合について説明しているが、その他の補助器具を対象としてもよい。
【００５９】
例えば、図３は、本発明の他の実施の形態を示す部分断面図であり、真空チャンバ１に生じる歪みに起因して、蒸発源１４に位置ずれが発生するのを防止するための構成を示している。図示するように、蒸発源１４は、ベローズ１４ｃを介して真空チャンバ１及びチャンバ用架台１６に取り付けられている。
【００６０】
より詳述すると、蒸発源１４は、膜の原料を載せるためのルツボ１４ａと、該ルツボ１４ａを上部で支持すると共にモータＭにて生じる回転駆動力を前記ルツボ１４ａへ伝達するための回転軸１４ｂとからなる。また、チャンバ用架台１６上には、下端に円盤形状のフランジ１４ｅが接合された円筒形状をなす軸受け部材１４ｄが、その軸を垂直にして設けられ、該軸受け部材１４ｄの上端は、真空チャンバ１が有する開口１ｃを通じて真空チャンバ１内に位置している。
【００６１】
前記フランジ１４ｅは、前記軸受け部材１４ｄの内径と同一径の孔を有している。前記回転軸１４ｂは、前記軸受け部材１４ｄ及びフランジ１４ｅを挿通し、チャンバ用架台１６を貫通した状態にて設けられ、その下端にはモータＭが接続されている。
【００６２】
また、ベローズ１４ｃの一方の開口側は、前記フランジ１４ｅと共にチャンバ用架台１６に取り付けられ、他方の開口側は、真空チャンバ１の前記開口１ｃの周縁に取り付けられている。
【００６３】
このような構成とすることにより、蒸発源１４は、ベローズ１４ｃの一方の開口側と共にチャンバ用架台１６に固定的に取り付けられ、真空チャンバ１に歪みが生じた場合であっても、ベローズ１４ｃにより、蒸発源１４へ影響を及ぼす変位は吸収される。また、真空チャンバ１及びチャンバ設置用架台１６の間はベローズ１４ｃにより封止されているため、真空チャンバ１の内部の真空雰囲気を維持することができる。
【００６４】
更に、補正板２５についてもベローズを用いて同様の構成とすることにより、真空チャンバ１に歪みが生じた場合であっても、基板１０及び補正板２５の間の相対的な位置ずれを生じさせる変位を吸収するという効果を得ることができる。また、ヒータ，電力線，及び熱電対が基板回転装置２と一体になっておらず、別個に真空チャンバ１が有する開口から内部に設けられる場合にも、ベローズを用いて同様の構成とすることにより同様の効果を得ることができる。
【００６５】
即ち、真空成膜装置３０に用いる補助器具のうち、真空チャンバ１が有する開口を通じて内部に設置される補助器具の全ては、ベローズを用いて基板回転装置２又は蒸発源１４と同様の構成とすることにより、真空チャンバ１に生じる歪みの影響を受けることがなくなり、精度の高い成膜を実現することができる。
【００６６】
なお、以上の説明では、緩衝手段について、ベローズにより構成する例を挙げたが、ベローズ以外であっても、真空チャンバ１内に通ずる内部の空間と大気圧にある外部の空間との間の圧力差に耐え得る強度を有するとともに、弾力性を有する構造部材により構成されていればよい。また、緩衝手段を介して基板回転装置を真空チャンバに設置することから、一方の開口側を回転装置ととともに設置用架台に固定できるとともに、他方の開口側を真空チャンバの開口に取り付けることができる構造とされていればよい。
【００６７】
また、以上に説明した成膜装置３０については、光モニタ投光部１２と光モニタ受光部１１とを、チャンバ１の中心を挟んで互いに反対側に位置するように設置する例を挙げたが、光モニタ投光部と光モニタ受光部をチャンバ１の中心に対して互いに反対側に位置させるようにする必要はない。
【００６８】
即ち、光モニタ投光部と光モニタ受光部は、チャンバ１外部の静止構造体に固定して支持されていればよく、チャンバ１の中心に対して互いに反対側に位置するようにする必要はない。例えば、光モニタ投光部と光モニタ受光部をともに基板に対する裏面側に設置し、基板に対する裏面側において基板からの反射光を受光して基板の表面に形成された膜の膜厚を検出するようにしてもよい。
【００６９】
なお、チャンバ１外部の静止構造体に固定される光モニタ受光部及び光モニタ投光部をどのような位置に配置しても、基板を支持するための基板回転装置はチャンバ１外部の静止構造体に固定して支持されるとともに緩衝手段を介して真空チャンバに取り付けられる。これにより、基板ホルダを真空チャンバに取り付け得るとともに、真空チャンバに生じた歪みによって基板回転装置及び基板ホルダが変位する等を防ぐことができる。
【００７０】
また、以上の説明では、成膜装置３０について真空蒸着により成膜する真空蒸着装置の例を挙げて説明したが、成膜の方式について他の方式が採用される装置であっても本発明を実施することができる。
【００７１】
例えば、イオンプレーティング等により成膜する装置であっても、基板を支持するための基板ホルダが真空チャンバ外部の静止構造体に固定して支持されるとともに緩衝手段を介して真空チャンバに取り付けられており、基板に形成された膜の膜厚を検出するための光モニタ投光部及び光モニタ受光部が静止構造体に固定して支持されていればよい。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、真空チャンバに生じる歪みによって成膜に支障を出すことなく、また、真空チャンバの大型化、及びその構造の複雑化等を招くことのない真空成膜装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる真空成膜装置の正面断面図である。
【図２】図１に示される真空成膜装置の上部を表す一部拡大図である。
【図３】真空チャンバに生じる歪みに起因して、蒸発源に位置ずれが発生するのを防止するための他の構成を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 真空チャンバ
１ａ，１ｂ，１ｃ 開口（ポート）
２ 基板回転装置
３ ケーシング
４ 基板支持体
５ 基板取り付け部
６ 円筒鞘
７ センサ支持体
８ センサ取り付け部
９ 円筒部
１０ 基板
１１ 光モニタ受光部
１１ａ 受光ヘッド
１２ 光モニタ投光部
１２ａ 投光ヘッド
１３ 支柱
１４ 蒸発源
１４ａ ルツボ
１４ｂ 回転軸
１４ｃ，２１ ベローズ
１４ｄ 軸受け部材
１４ｅ フランジ
１５ 遮蔽板
１６ チャンバ用架台
１７ 光モニタ投光部用架台
１８ 基板回転装置用架台
１９ 縦フレーム
２０ 設置用架台
２２ ダイレクトドライブモータ
２３ 磁性流体シール
２４ 信号線
２５ 補正板
２６ 補正板支持軸
３０ 真空成膜装置
Ｍ モータ
Claims (7)
- 内部の空間の真空雰囲気を保持するための成膜用の真空チャンバと、
成膜される基板を前記真空チャンバ内で支持する基板支持体と、
前記真空チャンバ外に設けられた静止構造体とを備え、
前記基板支持体は、前記真空チャンバに設けられた開口部を通じて前記真空チャンバの内外に渡って設けられ、且つ前記静止構造体によって回転可能に支持されており、この状態で前記真空チャンバは、該真空チャンバ内の真空雰囲気を維持することができる材質により形成されて緩衝手段を成す接続部材によって気密的に封止されていることを特徴とする真空成膜装置。 - 前記接続部材は筒状を成し、その一端が前記真空チャンバの開口部に接続されて他端は前記静止構造体に接続されており、
前記基板支持体は前記接続部材の内部空間を通って配設され、且つ、磁性流体シールを介して前記静止構造体に支持さ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。 - 前記基板支持体において前記真空チャンバ外に位置する部分は、前記静止構造体を貫通して更に外方へ突出しており、この突出部分に前記基板支持体を回転させる動力が伝達されるように構成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。
- 前記基板支持体の前記突出部分を外方から覆うべく前記静止構造体に取り付けられたケーシングを更に備え、
該ケーシングと前記基板支持体との間に前記磁性流体シールが介在され、前記基板支持体は前記磁気流体シールを介して回転可能に支持されていることを特徴とする請求項３に記載の真空成膜装置。 - 内部の空間が真空雰囲気とされる真空チャンバと、
真空チャンバ内に配設された膜の原料を蒸発させる蒸発源と、
表面に膜が形成される基板を前記表面が真空チャンバの中心を臨むように、真空チャンバの開口をとおして真空チャンバ内の空間中に支持する基板ホルダと、
真空チャンバ外部の静止構造体に固定された、真空チャンバの外部より前記基板に向かって光を照射する光モニタ投光部と、
真空チャンバ外部の静止構造体に固定された、前記基板からの光を受光する光モニタ受光部とを備え、
前記基板ホルダが、真空チャンバ外部の静止構造体に固定されるとともに、弾力性を備えかつ内側の真空雰囲気を保持できる材質により形成された緩衝手段を介して真空チャンバに取り付けられることを特徴とする真空成膜装置。 - 前記光モニタ受光部が、前記基板ホルダを覆うケーシングの内側に一体に組み込まれて設けられるとともに、基板ホルダに支持される前記基板の表面に対する裏面側に配設されており、
前記光モニタ投光部と光モニタ受光部が、真空チャンバの中心を挟んで対向するように設けられていることを特徴とする請求項５に記載の真空成膜装置。 - 前記緩衝手段がベローズであり、
前記基板ホルダが前記ベローズの一端側とともに前記真空チャンバ外部の静止構造体に固定され、かつ前記ベローズの他端側が前記真空チャンバの開口の周縁に取り付けられることを特徴とする、請求項５又は６に記載の真空成膜装置。
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