JP5793737B1

JP5793737B1 - 蒸着装置

Info

Publication number: JP5793737B1
Application number: JP2014142082A
Authority: JP
Inventors: 樋口　俊郎; 俊郎樋口; 上野　博; 博上野; 木村　仁; 仁木村
Original assignee: Nalux Co Ltd
Current assignee: Nalux Co Ltd
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2034-07-10
Also published as: JP2016017219A

Abstract

【課題】立体的な形状を有するワークのそれぞれの面の蒸着量を均等にする、簡単な構造の蒸着装置の提供。【解決手段】蒸着装置は、蒸着源と、蒸着源を覆い、回転可能なドーム１１０と、トレイと、回転板と、取付部材と、を備え、取付部材によってドーム１０の面に設置されたトレイ保持具１０００Ａ〜１０００Ｄであって、回転板が自身の回転軸の周りに回転すると、トレイも自身の回転軸の周りに回転するように構成されたトレイ保持具１０００Ａ〜１０００Ｄと、ドーム１１０の外側に固定された支持部１５０と、ドーム１０の回転軸を囲んでドームの外側の面に沿って配置されるように、支持部に固定されたレールと、を備える。レールの周囲と回転板の周囲とが接触するように配置され、ドームが回転すると、レールによって回転板が自身の回転軸の周りに回転し、トレイが自身の回転軸の周りに回転するように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、蒸着装置に関する。

蒸着装置は、一例として、レンズや回折格子などの光学素子の表面に膜を形成するために使用される。蒸着装置は、膜を形成する物質を放出するための蒸着源と、蒸着源を覆い中心軸の周りに回転可能なドームと、を含む。ドームには複数のトレイが取り付けられ、それぞれのトレイには、複数のワーク、たとえば、回折格子が取り付けられる。

ワークへの均一な蒸着量を実現するために、蒸着源の周りにトレイを回転させる（公転）とともに、トレイ自体を自身の中心軸の周りに回転させる（自転）蒸着装置が既に開発されている（たとえば、特許文献１）。

しかし、立体的な形状を有するワークのそれぞれの面の蒸着量を均等にするには、上述の公転及び自転動作だけでは十分ではない。他方、製造及び維持コストの観点から、蒸着装置の構造はできるだけ簡単であるのが好ましい。

特開平９−１４３７１７号公報

したがって、立体的な形状を有するワークのそれぞれの面の蒸着量を均等にする、簡単な構造の蒸着装置に対するニーズがある。

本発明の蒸着装置は、蒸着源と、前記蒸着源を覆い、回転可能なドームと、トレイと、回転板と、取付部材と、を備え、前記取付部材によって前記ドームの面に設置されたトレイ保持具であって、前記回転板が自身の回転軸の周りに回転すると、前記トレイも自身の回転軸の周りに回転するように構成されたトレイ保持具と、前記ドームの外側に固定された支持部と、前記ドームの回転軸を囲んで前記ドームの外側の面に沿って配置されるように、前記支持部に固定されたレールと、を備える。前記レールの周囲と前記回転板の周囲とが接触するように配置され、前記ドームが回転すると、前記レールによって前記回転板が自身の回転軸の周りに回転し、前記トレイが自身の回転軸の周りに回転するように構成されている。

本発明の蒸着装置は、ドームの回転軸を囲んでドームの外側の面に沿って配置されたレールによって、トレイ保持具の回転板を回転させることにより、ドームの回転によって、トレイを自身の回転軸の周りに回転させることができる。このように本発明によれば、上記の簡単な構造によって、ドームの回転に同期したトレイの自身の回転軸の周りの回転を実現し、立体的な形状を有するワークのそれぞれの面の蒸着量をより均等にすることができる。

本発明の第１の実施形態による蒸着装置においては、前記トレイ保持具は、前記取付部材によって、前記ドームに回転可能に取り付けられた傾斜軸の周りに傾斜することができるように取り付けられ、前記レールは、前記ドームに対して、少なくとも一つの方向に移動することができるように構成され、前記レールが移動した結果、前記トレイ保持具が前記傾斜軸の周りに傾斜し、前記トレイ及び前記回転板の回転軸が傾斜するように構成されている。

本実施形態によれば、トレイ及び回転板の回転軸を傾斜させることができる。トレイ及び回転板の回転軸の傾斜角度を適切に変化させることにより、立体的な形状を有するワークのそれぞれの面の蒸着量をより均等にすることが可能となる。

本発明の第２の実施形態のトレイ保持具は、前記傾斜軸が、前記ドームの回転方向に配置されている。

本発明の第３の実施形態による蒸着装置においては、前記支持部が前記ドームの外側に固定された第１の支持部材と、前記レールを固定する第２の支持部材と、を備え、前記第２の支持部材が前記第１の支持部材に対して移動することにより、前記レールが、前記ドームに対して、少なくとも一つの方向に移動することができるように構成されている。

本実施形態によれば、簡単な構造によって、レールをドームに対して移動させることができる。

本発明の第４の実施形態による蒸着装置においては、前記トレイと前記回転板とが互いに平行に配置されている。

本発明の第５の実施形態による蒸着装置においては、前記回転板の回転軸と前記トレイの回転軸とが歯車を介して結合されている。

本実施形態によれば、歯車の歯数を変えることにより、単位時間当たりのドームの回転数に対する単位時間当たりのトレイの回転数を変えることができる。

本発明の第６の実施形態による蒸着装置においては、前記ドームの回転軸を囲んで前記ドームの外側の面に沿って複数のレールが設置されている。

本実施形態においては、複数のトレイ保持具の回転板の周囲が、前記複数のレールのいずれかの周囲に接触して回転されるように構成されている。

本発明の第７の実施形態による蒸着装置においては、異なるレールに接する複数のトレイが、前記ドームが回転することにより、自身の回転軸の周りに同じ回転速度で回転するように構成されている。

本実施形態によれば、複数のトレイが、自身の回転軸の周りに同じ回転速度で回転することにより、複数のトレイ上の立体的な形状を有するワークのそれぞれの面の蒸着量をより均等にすることができる

本発明の蒸着装置の構成を示す図である。本発明の蒸着装置の特徴的な構成を説明するための図である。鉛直枠部材を説明するための図である。鉛直枠部材を説明するための図である。鉛直枠部材を説明するための図である。水平枠部材を説明するための図である。水平枠部材のｘ軸方向の位置調整を説明するための図である。ドームの面に取り付けられた、トレイ保持具を示す図である。トレイ保持具の側面図である。トレイ保持具の揺動動作を説明するための図である。第１レールによって回転するトレイ保持具の揺動動作を説明するための図である。第２レールによって回転するトレイ保持具の揺動動作を説明するための図である。第３レールによって回転するトレイ保持具の揺動動作を説明するための図である。第４レールによって回転するトレイ保持具の揺動動作を説明するための図である。トレイ上のワークの位置の、蒸着装置によるワークへの蒸着量への影響を説明するための図である。回折格子の機能を説明するための図である。トレイが自転及び揺動を行わずに、ドームが１回転する間の、ワークへの蒸着量の変化及びワークの成膜角度の変化を示す図である。トレイが揺動を行わずに自転を行いながら、ドームが１回転する間の、ワークへの蒸着量の変化及びワークの成膜角度の変化を示す図である。トレイが揺動及び自転を行いながら、ドームが１回転する間の、ワークへの蒸着量の変化及びワークの成膜角度の変化を示す図である。

図１は、本発明の蒸着装置１００の構成を示す図である。蒸着装置１００は、蒸着源１２０と、ドーム１１０と、これらを取り囲むチャンバー１３０とを含む。チャンバー１３０は、排気口１３５を使用して排気することにより所定の真空度に保持される。ドーム１１０は、その内面にワーク２００を取り付けられるように構成され、蒸着源１２０を覆うように設置される。蒸着源１２０から放出された物質は、蒸着源１２０を覆うドーム１１０の内面に取り付けられたワーク２００に到達し、その表面に蒸着される。ドーム１１０の内面に取り付けられた複数のワーク２００に一様に物質が蒸着されるように、蒸着プロセス中にドーム１１０は、図示しない駆動部によってその中心軸の周りに回転させられる。ワーク２００は、一例として回折格子などの光学素子であり、ドーム１１０の内面に取り付けられた、図示しないトレイに取り付けられる。上記の記述は、本発明の蒸着装置１００及び従来の蒸着装置に共通にあてはまるものである。本発明の蒸着装置１００の特徴的な構成については、以下に説明する。

図２は、本発明の蒸着装置１００の特徴的な構成を説明するための図である。本発明の蒸着装置１００は、後で説明するレールが取り付けられた枠部１５０を備える。枠部１５０は、鉛直枠部材１５１と水平枠部材１５３とを備える。鉛直枠部材１５１は、取付具１５５によってチャンバー１３０に結合される。水平枠部材１５３は、鉛直枠部材１５１に結合される。取付具１５５及び鉛直枠部材１５１は、水平枠部材１５３及び水平枠部材１５３に取り付けられたレールの重量を支える。ドーム１１０の面には、トレイ保持具１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ、及び１０００Ｄが備わる。

図３Ａ乃至図３Ｃは、鉛直枠部材１５１を説明するための図である。図３Ｂは、図３ＡのＡＡ方向から見た図であり、図３Ｃは、図３ＡのＢＢ方向から見た図である。ここで、図３Ａにおける水平方向をｘ軸方向とし、図３Ａの紙面に垂直な方向をｙ軸方向とする。すなわち、図３Ａは鉛直枠部材１５１のｘ軸方向の側面図であり、図３Ｂ及び図３Ｃは、鉛直枠部材１５１のｙ軸方向の側面図である。図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、ねじ１５１１を調節することにより、水平枠部材１５３の位置を、鉛直枠部材１５１に対して、ｙ軸方向に調節することができる。このようにして、水平枠部材１５３とドーム１１０とのｙ軸方向の芯合わせを行うことができる。

図４は、水平枠部材１５３を説明するための図である。図４（ａ）は、水平枠部材１５３の平面図である。図４（ｂ）は、水平枠部材１５３のｘ軸方向の側面図である。水平枠部材１５３には、４個のレール１５３０Ａ、１５３０Ｂ、１５３０Ｃ、及び１５３０Ｄが取り付けられている。レール１５３０Ａ、１５３０Ｂ、１５３０Ｃ、及び１５３０Ｄを、それぞれ、第１レール乃至第４レールとも呼称する。

図５は、水平枠部材１５３のｘ軸方向の位置調整を説明するための図である。ねじ１５３１を調節することにより、水平枠部材１５３の位置を、鉛直枠部材１５１に対して、ｘ軸方向に調節することができる。図５（ａ）は、水平枠部材１５３のｘ軸方向の中心位置が、鉛直枠部材１５１のｘ軸方向の中心位置よりも左側にある場合を示す。図５（ｂ）は、水平枠部材１５３のｘ軸方向の中心位置が、鉛直枠部材１５１のｘ軸方向の中心位置と一致している場合を示す。この状態の水平枠部材１５３の位置を水平枠部材１５３の基準位置と呼称する。図５（ｃ）は、水平枠部材１５３のｘ軸方向の中心位置が、鉛直枠部材１５１のｘ軸方向の中心位置よりも右側にある場合を示す。このようにして、水平枠部材１５３に取り付けられた４個のレール１５３０Ａ、１５３０Ｂ、１５３０Ｃ、及び１５３０Ｄのｘ軸方向の位置を調整することができる。

図６は、ドーム１１０の面に取り付けられた、トレイ保持具１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ、及び１０００Ｄを示す図である。

図７は、トレイ保持具１０００の側面図である。図７（ａ）は、トレイ保持具１０００の、ドームの円形断面の接線方向の側面図であり、図７（ｂ）は、トレイ保持具１０００の、ドームの円形断面の半径方向の側面図である。トレイ保持具１０００は、回転板１０１０と、取付部材１０２５と、トレイ１０３５と、ストッパー１０４０と、ばね部材１０４５と、を備える。ストッパー１０４０及びばね部材１０４５については後で説明する。回転板１０１０は、取付部材１０２５に回転可能に取り付けられた軸１０１２に取り付けられている。トレイ１０３５は、取付部材１０２５に回転可能に取り付けられた軸１０３０に取り付けられている。軸１０１２には歯車１０１５が取り付けられ、軸１０３０には歯車１０２０が取り付けられている。歯車１０１５は、歯車１０２０と係合し、歯車１０１５が所定の単位時間当たりの回転数で回転すると、歯車１０２０が以下の単位時間当たりの回転数で回転する。
歯車１０２０の単位時間当たりの回転数
＝歯車１０１５の単位時間当たりの回転数×歯車１０１５の歯数／歯車１０２０の歯数
したがって、回転板１０１０が所定の単位時間当たりの回転数で回転すると、トレイ１０３５が以下の単位時間当たりの回転数で回転する。
トレイ１０３５の単位時間当たりの回転数
＝回転板１０１０の単位時間当たりの回転数×歯車１０１５の歯数／歯車１０２０の歯数

トレイ保持具１０００は、取付部材１０２５によってドーム１１０に取り付けられる。

図８は、トレイ保持具１０００の揺動動作を説明するための図である。図８は、トレイ保持具１０００の、ドームの円形断面の半径方向の側面図である。取付部材１０２５は、傾斜軸１０２７の周りに回転（傾斜）することができる。傾斜軸１０２７は、ドーム１１０に回転可能に取り付けられている。傾斜軸１０２７の周りのトレイ保持具１０００の回転（傾斜）動作を揺動動作、あるいは単に揺動と呼称する。

図８に示すように、回転板１０１０は、レール１５３０と接触するように配置される。ここで、上述のように、レール１５３０の位置は、ドーム１１０に対してｘ軸方向に変化させることができる。レール１５３０の位置をｘ軸方向に移動させると、回転板１０１０がレール１５３０と接触する点は、ｘ軸方向に移動する。

図８において、レール１５３０の中心軸がドーム１１０の中心軸と一致している場合に、傾斜軸１０２７と、回転板１０１０がレール１５３０と接触する点とを結ぶ直線が、鉛直方向となす角度をαとする。この状態をトレイ保持具１０００の基準状態と呼称する。また、レール１５３０が最も右に位置する場合に、傾斜軸１０２７と、回転板１０１０がレール１５３０と接触する点とを結ぶ直線が、鉛直方向となす角度をβとする。この状態をトレイ保持具１０００の右状態と呼称する。さらに、レール１５３０が最も左に位置する場合に、傾斜軸１０２７と、回転板１０１０がレール１５３０と接触する点とを結ぶ直線が、鉛直方向となす角度をγとする。この状態をトレイ保持具１０００の左状態と呼称する。図８の断面において、トレイ保持具１０００の基準状態、右状態、及び左状態における、傾斜軸１０２７からレール１５３０の端部までのｘ軸方向の距離を、それぞれ、ｂ_０、ｂ_１、及びｂ_２で表すと以下の関係が成立する。
ｂ_１−ｂ_０＝ｂ_０−ｂ_２＝８．６（ミリメータ）
上記の距離は、水平枠部材１５３の、基準位置から右方向及び左方向へのｘ軸方向の移動距離に相当する。

トレイ保持具１０００の基準状態において、トレイ１０３５は、ドーム１１０の面、より正確には、球面であるドームの面における傾斜軸１０２７の位置における接面と平行になるように構成されている。トレイ保持具１０００の基準状態におけるトレイ１０３５の面の傾きを基準として、トレイ保持具１０００の右状態及び左状態における面の傾き角度を、時計回りで、それぞれ、＋θ及び−θで表すと、以下の関係が成立する。
＋θ＝β−α （１）
−θ＝γ−α （２）
角度＋θ及び−θを揺動角度と呼称する。さらに、図８の断面において、傾斜軸１０２７から、回転板１０１０がレール１５３０と接触する点までの距離をａで表すと、以下の関係が成立する。
ｓｉｎα＝ｂ_０／ａ（３）
ｓｉｎβ＝ｂ_１／ａ（４）
ｓｉｎγ＝ｂ_２／ａ（５）
このように、式（３）乃至式（５）から揺動角度を求めることができる。

トレイ保持具１０００の基準状態、右状態、及び左状態において、取付部材１０２５は、常に、図７（ｂ）に示すばね部材１０４５によって、傾斜軸１０２７の周りでレール１５３０の方向へ回転する力を受ける。その結果、図８に示すように、回転板１０１０は、揺動角度にかかわらず、常にレール１５３０へ押しつけられる。したがって、ドーム１１０が回転すると、トレイ１０３５は、ドーム１１０の中心軸の周りをまわりながら、自身の回転軸１０３０の周りに回転する。トレイ１０３５が、ドーム１１０の中心軸の周りをまわる運動をトレイ１０３５の公転、自身の回転軸１０３０の周りに回転する運動をトレイ１０３５の自転とも呼称する。さらに、図７（ｂ）に示すストッパー１０４０は、トレイ１０３５が所定の揺動角度を超えて傾かないように機能する。

図９Ａは、第１レール１５３０Ａによって回転するトレイ保持具１０００Ａの揺動動作を説明するための図である。図９Ａは、トレイ保持具１０００Ａの、ドームの円形断面の半径方向の側面図である。図９Ａ（ａ）は、トレイ保持具１０００Ａが第１レール１５３０Ａの左側に位置する場合を示し、図９Ａ（ｂ）は、トレイ保持具１０００Ａが第１レール１５３０Ａの右側に位置する場合を示す。ａ＝４７．３３（ミリメータ）、ｂ_０＝１４．５９（ミリメータ）を式（１）乃至式（３）に代入すると以下の関係が得られる。
ｓｉｎα＝ｂ_０／ａ＝１４．５９／４７．３３
ｓｉｎβ＝ｂ_１／ａ＝（１４．５９＋８．６）／４７．３３
ｓｉｎγ＝ｂ_２／ａ＝（１４．５９−８．６）／４７．３３
α＝１７°５６’
β＝２９°２１’
γ＝７°１８’
上記の値を式（１）及び式（２）に代入すると以下の値が得られる。
＋θ＝β−α＝１１°２５’
−θ＝γ−α＝−１０°３８’

図９Ｂは、第２レール１５３０Ｂによって回転するトレイ保持具１０００Ｂの揺動動作を説明するための図である。図９Ｂは、トレイ保持具１０００Ｂの、ドームの円形断面の半径方向の側面図である。図９Ｂ（ａ）は、トレイ保持具１０００Ｂが第２レール１５３０Ｂの左側に位置する場合を示し、図９Ｂ（ｂ）は、トレイ保持具１０００Ｂが第２レール１５３０Ｂの右側に位置する場合を示す。ａ＝４７．４３（ミリメータ）、ｂ_０＝１９．２２（ミリメータ）を式（１）乃至式（３）に代入すると以下の関係が得られる。
ｓｉｎα＝ｂ_０／ａ＝１９．２２／４７．４３
ｓｉｎβ＝ｂ_１／ａ＝（１９．２２＋８．６）／４７．４３
ｓｉｎγ＝ｂ_２／ａ＝（１９．２２−８．６）／４７．４３
α＝２３°５３’
β＝３５°５７’
γ＝１２°５７’
上記の値を式（１）及び式（２）に代入すると以下の値が得られる。
＋θ＝β−α＝１２°０４’
−θ＝γ−α＝−１０°５６’

図９Ｃは、第３レール１５３０Ｃによって回転するトレイ保持具１０００Ｃの揺動動作を説明するための図である。図９Ｃは、トレイ保持具１０００Ｃの、ドームの円形断面の半径方向の側面図である。図９Ｃ（ａ）は、トレイ保持具１０００Ｃが第３レール１５３０Ｃの左側に位置する場合を示し、図９Ｃ（ｂ）は、トレイ保持具１０００Ｃが第３レール１５３０Ｃの右側に位置する場合を示す。ａ＝４７．５２（ミリメータ）、ｂ_０＝２３．６５（ミリメータ）を式（１）乃至式（３）に代入すると以下の関係が得られる。
ｓｉｎα＝ｂ_０／ａ＝２３．６５／４７．５２
ｓｉｎβ＝ｂ_１／ａ＝（２３．６５＋８．６）／４７．５２
ｓｉｎγ＝ｂ_２／ａ＝（２３．６５−８．６）／４７．５２
α＝２９°５２’
β＝４２°４６’
γ＝１８°２９’
上記の値を式（１）及び式（２）に代入すると以下の値が得られる。
＋θ＝β−α＝１２°５４’
−θ＝γ−α＝−１１°２３’

図９Ｄは、第４レール１５３０Ｄによって回転するトレイ保持具１０００Ｄの揺動動作を説明するための図である。図９Ｄは、トレイ保持具１０００Ｄの、ドームの円形断面の半径方向の側面図である。図９Ｄ（ａ）は、トレイ保持具１０００Ｄが第４レール１５３０Ｄの左側に位置する場合を示し、図９Ｄ（ｂ）は、トレイ保持具１０００Ｄが第４レール１５３０Ｄの右側に位置する場合を示す。ａ＝４７．９（ミリメータ）、ｂ_０＝２５．０（ミリメータ）を式（１）乃至式（３）に代入すると以下の関係が得られる。
ｓｉｎα＝ｂ_０／ａ＝２５．０／４７．９
ｓｉｎβ＝ｂ_１／ａ＝（２５．０＋８．６）／４７．９
ｓｉｎγ＝ｂ_２／ａ＝（２５．０−８．６）／４７．９
α＝３１°２８’
β＝４４°３０’
γ＝２０°００’
上記の値を式（１）及び式（２）に代入すると以下の値が得られる。
＋θ＝β−α＝１３°０２’
−θ＝γ−α＝−１１°２８’

トレイ保持具１０００Ａの角度αは、１７°５６’であり、トレイ保持具１０００Ｂの角度αは、２３°５３’ であり、トレイ保持具１０００Ｃの角度αは、２９°５２’であり、トレイ保持具１０００Ｄの角度αは、３１°２８’である。このように、角度αは、トレイ保持具の位置がドームの回転軸に近いほど大きくなる。トレイ保持具１０００Ａ乃至トレイ保持具１０００Ｄの揺動角度＋θは、１１°２５’から１３°０２’であり、揺動角度−θは、−１０°３８’から−１１°２８’である。

トレイ保持具１０００Ａ乃至１０００Ｄのトレイの単位時間当たりの自転数は、等しくなるように設計されている。具体的に、ドーム１１０の回転数が１０ｒｍｐである場合に、トレイの自転数が１００ｒｐｍであるように設計されている。

トレイ保持具１０００Ａの歯車１０１５の歯数は６０であり、歯車１０２０の歯数は３６である。回転板１０１０の直径は、６０ミリメータであるので、第１レール１５３０Ａの直径ＤＡは、以下の式で表せる。
ＤＡ＝６０×（６０／３６）×（１００／１０）＝１０００（ミリメータ）

トレイ保持具１０００Ｂの歯車１０１５の歯数は５４であり、歯車１０２０の歯数は４０である。回転板１０１０の直径は、６０ミリメータであるので、第２レール１５３０Ｂの直径ＤＢは、以下の式で表せる。
ＤＢ＝６０×（５４／４０）×（１００／１０）＝８１０（ミリメータ）

トレイ保持具１０００Ｃの歯車１０１５の歯数は４８であり、歯車１０２０の歯数は４９である。回転板１０１０の直径は、６０ミリメータであるので、第３レール１５３０Ｃの直径ＤＣは、以下の式で表せる。
ＤＣ＝６０×（４８／４９）×（１００／１０）＝５８８（ミリメータ）

トレイ保持具１０００Ｄの歯車１０１５の歯数は３５であり、歯車１０２０の歯数は５７である。回転板１０１０の直径は、６０ミリメータであるので、第４レール１５３０Ｄの直径ＤＤは、以下の式で表せる。
ＤＤ＝６０×（３５／５７）×（１００／１０）＝３６８（ミリメータ）

このように、本実施形態の蒸着装置においては、ドーム１１０が１０ｒｐｍの回転速度で回転する場合に、４本のレール１５３０Ａ乃至１５３０Ｄのいずれかによって回転させられるすべてのトレイが、同じ回転速度、すなわち、１００ｒｐｍで回転（自転）する。

つぎに、蒸着装置によるワークへの蒸着量について説明する。

図１０は、トレイ上のワークの位置の、蒸着装置によるワークへの蒸着量への影響を説明するための図である。ここで、トレイは、ドームに固定されているものとする。図１０において、ワーク２００ａは、トレイ１０３５の左側に配置され、ワーク２００ｂは、トレイ１０３５の中央に配置され、ワーク２００ｃは、トレイ１０３５の右側に配置されている。ドーム１１０が球状であり、球の中心に蒸着源が配置されている。この場合に、ワークには、ワークの位置におけるドーム１１０の面の法線に沿って、蒸着物質が飛来する。トレイ１０３５に垂直でワークの中心を通るワークの中心軸に対して、蒸着物が飛来する方向である法線のなす角度を成膜角度と呼称する。図１０において、ワーク２００ａの成膜角度をωとすると、ワーク２００ｃの成膜角度は、−ωである。また、ワーク２００ｂ成膜角度は０である。この結果、ワーク２００ａでは、右側の側面の蒸着量が、左側の側面の成膜量よりも大きくなる。また、ワーク２００ｃでは、左側の側面の蒸着量が、右側の側面の成膜量よりも大きくなる。

図１１は、回折格子２１０の機能を説明するための図である。図１１において、回折格子２１０の左から水平方向に進行する光は、回折格子２１０によって、０次光、１次光、−１次光に分けられる。回折格子２１０をワーク２００として、図１０に示す蒸着装置によって製造した場合に、トレイ１０３５の左側に配置された回折格子は、格子の右の側面（第１の側面）の蒸着量が左の側面（第２の側面）の蒸着量よりも多くなる。他方、トレイ１０３５の右側に配置された回折格子は、左の側面（第２の側面）の蒸着量が格子の右の側面（第１の側面）の蒸着量よりも多くなる。一般的に回折格子においては、蒸着量が多く膜厚が厚い側面の方向に回折される光の量が多くなる。仮に第１の側面の方向を１次光の方向とし、第２の側面の方向を−１次光の方向とすると、トレイ１０３５の左側に配置されて製造された回折格子は、−１次光と比べて１次光の光量が多くなり、トレイ１０３５の右側に配置されて製造された回折格子は、１次光と比べて−１次光の光量が多くなる。このように、蒸着装置の構造が原因で、同じトレイ上で製造されたワークの光学特性にばらつきが生じる。

図１２は、トレイが自転及び揺動を行わずに、ドームが１回転する間の、ワークへの蒸着量の変化及びワークの成膜角度の変化を示す図である。図１２乃至図１４の結果は、シミュレーションによって求めたものである。図１２（ａ）の横軸は、ドームが１回転する間の時間を表し、縦軸は、蒸着量の相対値を表す。ワークの、その位置におけるドームの面の法線に垂直な面を上面、上面に垂直な、ドームの円形断面の半径方向の面を側面Ｘ、上面に垂直な、ドームの円形断面の接線方向の面を側面Ｙと呼称する。ドームが１回転する間に上面の蒸着量が変化するのは、蒸着源がドーム球の中心位置から離れて配置されているためである。上面の蒸着量は、蒸着源に最も近い位置を通過した時刻に最大となり、蒸着源から最も遠い位置を通過した時刻に最小となる。なお、縦軸の蒸着量の相対値は、ドームが１回転する間の、上面の蒸着量の平均値を１とする。側面Ｘ及び側面Ｙは、それぞれ、反対向きの２個の面を含む。図１２（ａ）の側面Ｘ及び側面Ｙの蒸着量の値の正の領域は、上記２個の面のうち一方の面の蒸着量を表し、負の領域は、上記２個の面のうち他方の面の蒸着量を表す。図１２（ｂ）は、ドームが１回転する間の、成膜角度の変化を示す。

図１３は、トレイが揺動を行わずに自転を行いながら、ドームが１回転する間の、ワークへの蒸着量の変化及びワークの成膜角度の変化を示す図である。単位時間当たりのトレイの自転回転数とドームの回転数との比は３:１である。図１３（ａ）の横軸は、ドームが１回転する間の時間を表し、縦軸は、蒸着量の相対値を表す。上面、側面Ｘ及び側面Ｙについては、図１２（ａ）と同様である。図１３（ｂ）は、ドームが１回転する間の、成膜角度の変化を示す。

図１４は、トレイが揺動及び自転を行いながら、ドームが１回転する間の、ワークへの蒸着量の変化及びワークの成膜角度の変化を示す図である。単位時間当たりのトレイの自転回転数とドームの回転数との比は４：１である。揺動動作の周期とドームの回転周期との比は１：５である。揺動動作の傾斜軸は、図８に示したように、ドームの回転円の接線の方向である。揺動角度は、−４５°から４５°の範囲で、サイン関数にしたがって変化させている。

図１０を使用して説明した、トレイ上のワークの位置によって生じる個々のワークの蒸着量の位置的分布の差は、ドームの回転中にトレイを自転させることによって小さくすることができる。

通常、ワークは平面ではなく立体的な形状を有する。立体的な形状のそれぞれの面の蒸着量をできるだけ均等にするためには、ドームの回転中の成膜角度の変化を大きくするのが望ましい。図１４を図１２及び図１３と比較すると、揺動動作によりドームの回転中の成膜角度の変化を大きくなっていることがわかる。なお、上記のシミュレーションでは、揺動角度の絶対値の最大値を４５°としたが、上述の実施形態の揺動角度（＋θ＝１３°０２’、−θ＝−１１°２８’）でも成膜角度の変化を十分に大きくできることが確認された。

このように、ドームの回転にトレイの時点及び揺動を組み合わせることにより、トレイ上のワークの位置によって生じる個々のワークの蒸着量の位置的分布の差を小さくし、ワークの立体的な形状のそれぞれの面の蒸着量をできるだけ均等にすることができる。

Claims

蒸着源と、
前記蒸着源を覆い、回転可能なドームと、
前記蒸着源及び前記ドームを取り囲むチャンバーと、
回転板と、取付部材と、を備え、前記取付部材によって前記ドームの面に設置されたトレイ保持具であって、前記回転板が自身の回転軸の周りに回転すると、保持されたトレイが自身の回転軸の周りに回転するように構成されたトレイ保持具と、
前記ドームの外側において前記チャンバーに結合された枠部と、
前記ドームの回転軸を囲んで前記ドームの外側の面に沿って配置されるように、前記枠部に固定されたレールと、を備え、
前記レールの周囲と前記回転板の周囲とが接触するように配置され、前記ドームが回転すると、前記レールによって前記回転板が自身の回転軸の周りに回転し、前記トレイ保持具に保持されたトレイが自身の回転軸の周りに回転するように構成され、
前記トレイ保持具は、前記取付部材によって、前記ドームに回転可能に取り付けられた傾斜軸の周りに傾斜することができるように取り付けられ、前記レールは、前記ドームに対して、少なくとも一つの方向に移動することができるように構成され、前記レールが移動した結果、前記トレイ保持具が前記傾斜軸の周りに傾斜し、前記トレイ保持具に保持されたトレイ及び前記回転板の回転軸が傾斜するように構成された蒸着装置。
前記傾斜軸が、前記ドームの回転方向に配置された請求項１に記載の蒸着装置。
前記枠部が前記チャンバーに結合された第１の枠部と、前記レールを固定する第２の枠部と、を備え、前記第２の枠部が前記第１の枠部に対して移動することにより、前記レールが、前記ドームに対して、少なくとも一つの方向に移動することができるように構成された請求項１または２に記載の蒸着装置。
蒸着源と、
前記蒸着源を覆い、回転可能なドームと、
前記蒸着源及び前記ドームを取り囲むチャンバーと、
回転板と、取付部材と、を備え、前記取付部材によって前記ドームの面に設置されたトレイ保持具であって、前記回転板が自身の回転軸の周りに回転すると、保持されたトレイが自身の回転軸の周りに回転するように構成されたトレイ保持具と、
前記ドームの外側において前記チャンバーに結合された枠部と、
前記ドームの回転軸を囲んで前記ドームの外側の面に沿って配置されるように、前記枠部に固定されたレールと、を備え、
前記レールの周囲と前記回転板の周囲とが接触するように配置され、前記ドームが回転すると、前記レールによって前記回転板が自身の回転軸の周りに回転し、前記トレイ保持具に保持されたトレイが自身の回転軸の周りに回転するように構成され、
前記回転板の回転軸と前記トレイ保持具に保持されたトレイの回転軸とが歯車を介して結合された蒸着装置。
蒸着源と、
前記蒸着源を覆い、回転可能なドームと、
前記蒸着源及び前記ドームを取り囲むチャンバーと、
回転板と、取付部材と、を備え、前記取付部材によって前記ドームの面に設置されたトレイ保持具であって、前記回転板が自身の回転軸の周りに回転すると、保持されたトレイが自身の回転軸の周りに回転するように構成されたトレイ保持具と、
前記ドームの外側において前記チャンバーに結合された枠部と、
前記ドームの回転軸を囲んで前記ドームの外側の面に沿って配置されるように、前記枠部に固定された複数のレールと、を備え、
前記複数のレールのうちのいずれかのレールの周囲と前記回転板の周囲とが接触するように配置され、前記ドームが回転すると、前記複数のレールによって前記回転板が自身の回転軸の周りに回転し、前記トレイ保持具に保持されたトレイが自身の回転軸の周りに回転するように構成された蒸着装置。
異なるレールに接する複数のトレイが、前記ドームが回転することにより、自身の回転軸の周りに同じ回転速度で回転するように構成された請求項５に記載の蒸着装置。
請求項１から６のいずれかの蒸着装置に使用されるトレイ保持具であって、前記回転板は、前記取付部材に回転可能に取り付けられた回転軸に取り付けられ、前記取付部材は、蒸着装置のドームに回転可能に取り付けられた傾斜軸の周りに傾斜することができるように構成され、前記回転板が前記回転軸の周りに回転すると、保持されたトレイが自身の回転軸の周りに回転し、前記回転板が移動すると、前記取付部材が前記傾斜軸の周りに傾斜し、保持されたトレイが傾斜するように構成されたトレイ保持具。