JP4563698B2 - 真空蒸着装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空チャンバ内において蒸発源が移動できる構造の真空蒸着装置に関する。

真空蒸着装置は、真空チャンバの内部に被処理基板と蒸発源とを対向配置し、蒸発源からの蒸発物質を基板上に蒸着させ成膜している。従来では、蒸発源を真空チャンバ内に固定して成膜していたが、近年では、基板の大面積化、膜質の均質化等を理由として、蒸発源を基板に対して相対移動させながら成膜する方法も採用されている（例えば下記特許文献１参照）。

真空チャンバ内において蒸発源が移動できる構造の真空蒸着装置は、従来、例えばチェーンやスプロケット等、蒸発源の駆動に必要な機構を真空チャンバ内に配置し、蒸発源に対する電力供給ケーブル及び冷却水循環ホース等の接続は、真空チャンバの隔壁を介してチャンバ内部の蒸発源へ直接行うようにしていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献を以下に示す。特許文献１には、基板の一端から他方の一端まで移動する蒸発源を複数備え、異種蒸着材料の多層膜を連続して形成する構造の真空蒸着装置が開示されている。また、特許文献２には、電子ビーム蒸着装置の蒸発源を円筒形状に形成し、当該円筒形状の蒸発源を長手方向に移動自在とすると共に、内部に冷却水を循環させる構成が開示されている。

特開２００３−２５７６４４号公報 特開平１０−２５９４７４号公報

しかしながら、真空チャンバ内において蒸発源が移動できる構造の従来の真空蒸着装置は、上述のように、蒸発源を移動させるのに必要な駆動機構が真空チャンバ内に配置されているので、当該駆動機構から生じるパーティクルでチャンバ内が汚染されるという問題がある。また、駆動機構をチャンバ内に配置しているので、チャンバ容積が増大し、複数の蒸発源を配置することも困難となる。

更に、蒸発源に接続された電力ケーブルや冷却水導入管等を真空チャンバ内にそのまま入れる構成であったので、蒸発源の移動に伴ってこれらケーブル等を原因とするパーティクルの発生や、耐久性の問題もあった。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、チャンバ内におけるパーティクルの発生を低減でき、蒸発源の複数配置にも対応することができる蒸発源駆動機構を備えた真空蒸着装置を提供することを課題とする。

以上の課題は、真空チャンバ内に、蒸着材料の蒸発源を備えた真空蒸着装置において、一端が閉塞し他端が開放された中空軸と、この中空軸の一端側を前記真空チャンバの内部に挿通し前記中空軸を軸方向に移動させる移動機構とを有し、前記蒸発源は、前記中空軸の一端側に取り付けられ、前記蒸発源に導入される電力及び冷却水が前記中空軸の内部を介して供給されると共に、前記移動機構は、前記真空チャンバの外部に設けられていることを特徴とする真空蒸着装置、によって解決される。

本発明では、蒸発源の駆動機構が真空チャンバの外部に配置されているので、当該駆動機構を原因とするパーティクルの発生を回避できると共に、真空チャンバの容積の低減あるいは真空チャンバ内における蒸発源の複数配置にも容易に対応することが可能である。

更に、蒸発源に対する必要な電力及び冷却水の供給を、蒸発源を支持する中空軸の内部を介して行うようにしているので、これら電力及び冷却水の各供給系統からのパーティクル発生を抑えて、真空チャンバの汚染を効果的に低減することができる。

以上述べたように、本発明の真空蒸着装置によれば、蒸発源の駆動機構を真空チャンバの外部に配置すると共に、蒸発源に対する必要な電力及び冷却水の供給を、蒸発源を支持する中空軸の内部を介して行うようにしているので、真空チャンバ内部におけるパーティクル発生要因を低減できると共に、蒸発源の複数配置にも容易に対応することが可能である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態における真空蒸着装置の蒸発源駆動機構１の構成を示している。

この蒸発源駆動機構１は、成膜室２を区画する真空チャンバの隔壁３を貫通し、成膜室２内で蒸発源４を支持する中空軸５を備えている。この中空軸５は、成膜室２側の一端部５ａが閉塞すると共に、真空チャンバ外方側の他端部５ｂが開放している。蒸発源４は、この中空軸５の一端部５ａ近傍に支持されている。なお、以下、中空軸５の一端部５ａを「閉塞端」、他端部５ｂを「開放端」とそれぞれ表現する。

中空軸５は隔壁３の貫通孔３ａに挿通され、この挿通部を介して中空軸５は軸方向へ移動自在とされると共に、この挿通部と中空軸５の開放端５ｂとの間にはベローズ６が設けられている。つまり、本実施の形態では、隔壁３と中空軸５との間の気密をベローズ６によって確保し、このベローズ６によって、中空軸５の挿通部における真空チャンバの内外の連通を遮断するようにしている。なお、中空軸５の内部は、その閉塞端５ａが真空チャンバ内部に位置し、開放端５ｂが真空チャンバ外部に位置しているので、大気圧状態である。

蒸発源４は、蒸着材料を蒸発させる抵抗加熱源と、冷却水が循環するジャケット部を有しており、これら抵抗加熱源に供給する電力ケーブル及び冷却水の循環ホース等の供給系統７は、中空軸５の内部を介して、蒸発源４に接続されている。

なお、蒸発源４は上述の抵抗加熱方式に限らず、電子ビーム蒸発源等の他の形式の蒸発源を用いることも可能である。

中空軸５の内部は、真空チャンバの外部（大気側）に開口する開放端５ｂに連通しており、上記電力ケーブル及び冷却水循環ホース等の供給系統７は、この中空軸５の開放端５ｂから挿通されている。上記供給系統７は、中空軸５の開放端５ｂ側上部に取り付けられた支持板８に固定されている可撓性導出管９の内部を介して外部の電力源及び冷却水循環システムに接続されている。

蒸発源４は、成膜室２の内部において、中空軸５の軸方向に延在するガイドレール１０に沿って移動自在とされている。中空軸５の閉塞端５ａ側には、このガイドレール１０上を走行するガイドローラ１１が取り付けられている。

中空軸５をその軸方向に移動させる駆動源は、真空チャンバの外部に設けられている。

真空チャンバの隔壁３には、その外面側の中空軸５の直下方位置に、当該中空軸５の延在方向に沿ってスライドガイド１２を支持するブラケット１３が取り付けられている。中空軸５の開放端５ｂ側には、このスライドガイド１２上を走行するガイドブロック１４が設けられており、ブラケット１３の下面側に取り付けられた駆動部１５の駆動により、図２に示すように、中空軸５をスライドガイド１２に沿って移動自在としている。

駆動部１５としては、サーボシリンダや電動サーボモータ、あるいはパルスモータを含むボールネジユニット等の精密送り機構で構成され、中空軸５の移動量及び移動位置が高精度に制御できるようにされている。

なお、これらスライドガイド１２、ブラケット１３、ガイドブロック１４、駆動部１５等により、本発明の「移動機構」が構成される。

以上のように構成される蒸発源駆動機構１を備えた真空蒸着装置は、成膜室２の内部において、蒸発源４と対向する位置に配置された被処理基板の成膜面に対し、所定の蒸着材料を成膜する。この場合、被処理基板の成膜面には、所定形状の開口パターンが形成されたマスクが重ね合わされていてもよい。

蒸発源駆動機構１は、図１に示す蒸発源４の待機位置から、駆動部１５を駆動して中空軸５を成膜室２側へ移動させ、蒸発源４を図２に示す終端位置までの間を移動させる過程で被処理基板に対する成膜作用を行う。

ここで、蒸発源１が図１に示す待機位置に位置している場合には成膜処理が行えない、即ち、蒸発材料が成膜面に蒸着しない幾何学的位置に被処理基板を配置しておけば、シャッタ等の蒸着阻害機構を設けることなく、待機位置において蒸着材料の蒸発作用を行わせておくことが可能となり、これにより、蒸発源の移動と同時に所期の成膜処理を迅速に実行でき、生産性及び膜質の向上を図ることができる。

さて、本実施の形態においては、蒸発源４の駆動機構を真空チャンバの隔壁３の外方位置に配置しているので、当該駆動機構を原因とするダストあるいはパーティクルの発生を回避でき、これにより成膜室２のクリーン度を維持して高品質の成膜処理を行うことができる。

また、蒸発源駆動機構１が真空チャンバの外部に配置されているので、成膜室２の容積の大型化を回避でき、これにより真空チャンバの小型化を図ることができる。

また、蒸発源駆動機構１を真空チャンバの外部に配置することによって、成膜室２の内部に複数の蒸発源４を配置することも可能となり、被処理基板に対する多層膜の形成にも十分に対応することができるようになる。

図３は、成膜室２内への複数の蒸発源４の配置例を示す平面図である。各蒸発源４Ａ，４Ｂは、それぞれ上述と同様な構成を有する蒸発源駆動機構１Ａ，１Ｂによって、成膜室２内を移動自在とされている。各蒸発源４Ａ，４Ｂは、被処理基板の成膜面の同一領域をカバーできるように、同一の移動領域を共有できる形状に構成されている。これら各蒸発源４の移動形態は特に限定されず、同期して移動させたり、交互に移動させることができる。

また、本実施の形態によれば、成膜室２内の蒸発源４に対する必要な電力及び冷却水の供給を、蒸発源４を支持する中空軸５の内部を介して行っているので、真空チャンバの隔壁３に対して電力ケーブルや冷却水循環ホース等のための挿通機構を必要とすることはない。

また、蒸発源４に対する必要な電力及び冷却水の供給系統７を中空軸５の内部に挿入配置しているので、蒸発源４の移動に伴うこれら供給系統７を安定に保持でき、これによりパーティクルの発生を防げると共に、供給系統７の耐久性向上をも図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば以上の実施の形態では、成膜室２に蒸発源４を複数配置する例として、真空チャンバの隔壁３の同一面にそれぞれ図１に示した蒸発源駆動機構を並べて配置する構成を説明したが、これに限らず、例えば真空チャンバの相対向する一対の隔壁に上記蒸発源駆動機構をそれぞれ配置する構成例も適用可能である。

また、蒸発源４の配置数も２に限らず、更にその数を増大することも可能である。

本発明の実施の形態による真空チャンバの蒸発源駆動機構の構成を示す側断面図である。 図１の蒸発源駆動機構の一作用を示す側断面図である。 蒸発源を複数配置する例を示す平面図である。

符号の説明

１ 蒸発源駆動機構
２ 成膜室
３ 真空チャンバの隔壁
４ 蒸発源
５ 中空軸
５ａ 中空軸の閉塞端
５ｂ 中空軸の開放端
６ ベローズ
７ 供給系統
１０ ガイドレール
１２ スライドガイド
１５ 駆動部

Claims (5)

1. 真空チャンバ内に、蒸着材料の蒸発源を備えた真空蒸着装置において、
   一端が閉塞し他端が開放された中空軸と、この中空軸の一端側を前記真空チャンバの内部に挿通し前記中空軸を軸方向に移動させる移動機構とを有し、
   前記蒸発源は、前記中空軸の一端側に取り付けられ、前記蒸発源に導入される電力及び冷却水が前記中空軸の内部を介して供給されると共に、
   前記移動機構は、前記真空チャンバの外部に設けられ、前記蒸発材料が蒸発しているときに前記真空チャンバ内にある被処理基板に前記蒸着材料を蒸着させない待機位置と前記被処理基板に対する成膜が可能な位置との間にわたって前記蒸発源を移動させることができ、
   前記蒸発材料は、前記蒸発源が前記待機位置にあるときに蒸発していることを特徴とする真空蒸着装置。
2. 前記中空軸が挿通される前記真空チャンバの挿通部と前記中空軸の他端側との間には、前記真空チャンバの内外の連通を遮断するベローズが設けられている請求項１に記載の真空蒸着装置。
3. 前記移動機構は、前記真空チャンバの外部に突出する前記中空軸の軸方向に沿って延在するスライドガイドと、前記中空軸を前記スライドガイドに沿って移動させる駆動部とを含んでなる請求項１に記載の真空蒸着装置。
4. 前記中空軸は複数本配置されており、前記蒸発源は前記複数本の中空軸に対してそれぞれ取り付けられている請求項１に記載の真空蒸着装置。
5. 前記蒸発源は、前記移動機構によって前記チャンバ内をそれぞれ移動自在である請求項４に記載の真空蒸着装置。

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