JPH04116169A - 多層成膜用の真空蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、光学レンズのコーテイング膜に代表される
多層成膜層を形成するのに好適な真空蒸着装置に関する
。

（従来の技術） この種の蒸着装置においては、蒸着槽内を高度の真空状
態にして成膜を行うため、蒸着対象である基板の出し入
れや蒸発材料の補充等によって真空状態が解除されるこ
とをできるだけ避けることが要求される。つまり、蒸貴
装置の稼動率が低下して生産性が著しく損われるからで
ある。

従来装置において、真空状態を維持したままで基板の出
し入れを行うことは公知である。例えば、蒸着槽に隣接
して入口気密室と出口気密室とをそれぞれゲート手段を
介して設け、各気密室を交互に蒸着槽と連通し或いは大
気に開放して基板の出し入れを行うのである。

また、蒸発源への蒸発材料の補充やそのメンテナンスを
行う際に、真空状態が解除されるのを避けることは、本
出願人が先に提案した装置（特願平２−１９５３号明細
書及び図面参照）によって達成することができる。これ
は、上記気密室と同様の準備気密室を蒸着槽外に設け、
この準備気密室と蒸着槽内との間で蒸着源を出入手段に
より移動操作できるようにしたものであり、ゲート手段
を閉じた状態で準備気密室を開閉して蒸発材料の補充等
を行う。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来装置によれば、蒸着槽の真空状態を解除するこ
となく一連の成膜処理を行うことができる。しかし、蒸
着源が準備気密室へ引き出されている間は、成膜処理を
中断せざるを得ず、このことが生産性を向上する上で障
害となる。

準備気密室を２個所に設け、各気密室において蒸着源を
出し入れ操作することは不可能ではない。

この場合は、片方の蒸Ｈ源が準備気密室にあるとき、他
方の蒸着源を稼動させて蒸着処理を継続して行うことが
でき、成膜処理の中断に伴う無駄時間を解消できる。し
かし、こうした交互稼動方式の薄青装置といえとも問題
がない訳ではない。

すなわち、多層成膜層を形成するについては、複数種の
蒸発材料を所定の順番で蒸着するか、蒸発材料が異るご
とにその予熱を行わねばならす、蒸着しようとする材料
か蒸着可能な状態になるまでの間、成膜処理が中断され
てしまうのである。

特に、成膜層数か１０〜１００層にも及ぶ光学レンズ等
においては、上記中断回数か成膜層数と同数回になるこ
とから、余熱に伴う無駄時間を無視することはできない
。

交互稼動方式の蒸着装置においては、１個の蒸着源で複
数種の蒸発材料を選択的に蒸発させるため、種類の異る
材料相互朋で汚染し合い、成膜品質が低下しやすい点で
も不利がある。さらに、各蒸着源に設けられる電子銃の
電源を共通化した場合、材料補充やメンテナンス時の操
作ミスによって成膜事故を生じる虞れがある。

この発明は、上記の問題点を解消するものであって、蒸
着槽内における蒸発材料の予熱に伴う無駄時間を一掃で
きるようにして、生産性に優れた多層成膜層を形成する
のに好適な真空蒸着装置を得ることを目的とする。

この発明の他の目的は、種類の異る蒸発材料相互間の汚
染や、電子銃の電源を共通化した場合の問題を解消でき
る真空蒸着装置を得ることにある。

（課題を解決するための手段） この発明の真空蒸着装置は、蒸着槽の外部に、基板の搬
入を行う入口気密室と、基板の取り出しを行う出口気密
室と、蒸着源の出し入れを行う２つの準備気密室がそれ
ぞれゲート手段を介して接続されていること、各準備気
密室と蒸着槽との間に、蒸着源を蒸着槽内の稼動位置と
準備気密室内の準備位置との間で移動操作する出入手段
がそれぞれ設けられていること、及び各出入手段に複数
個の蒸着源が配置されていることを要件とする。

上記蒸着源は、多数個の材料収容四部を備えたるつぼと
、るつほの上方を開閉自在に遮断するシャッタとを含ん
で構成でき、各出入手段に配設された２つの電子銃は１
つの共通電源で同時稼動可能に構成することが好ましい
。

（作用） ２つの出入手段で複数の蒸着源を交互に稼動位置へ移動
させて成膜を行うことにより、蒸発材料の補充等を行う
ときに成膜処理か中断されるのを阻止できる。また、各
出入手段には例えば１対ずつ蒸着源が設けられているの
で、片方の蒸発源が稼動しているとき、他方の蒸発源を
次の成膜処理に備えて待機させ、いつでも蒸発を開始で
きるよう予熱しておくことができる。このことは、異る
蒸発祠料を次々に連続して蒸着できること、即ち予熱に
伴う無駄時間を皆無にして多層成膜層を形成できること
を意味する。

各出入手段には１対の蒸着源が隣接して配設されるが、
その隣接間隔は、るつぼにおける材料収容四部の隣接間
隔に比べて十分に大きい。従って、異る種類の蒸発材料
を各蒸着源のるつぼに分けて収めておくと、異る材料相
互間の汚染を防止できる。

この発明の真空蒸着装置では、合計４個の電子銃を２つ
ずつ交互に稼動位置へ移して使用する。

従って、同時に移動操作される２つの電子銃の電源を共
通化しておけば、蒸発材料の補充等を行うときに、対応
する電源をオフ状態にしておくことかでき、操作ミスに
よる感電事故等を一掃できる。

（実施例） 第１図〜第４図は、この発明の実施例に係る真空蒸着装
置を示す。

第１図及び第２図において、真空蒸着装置は、蒸着槽１
の内底中央寄りに電子銃２とるつは３とシャッタ４とか
らなる蒸着源５を設け、この蒸着源５の上方に基板ホル
ダＨを配置し、蒸着源５から供給される蒸発物質を基板
ホルダＨに装着したー群の基板に付着させて成膜を行う
。

基板ホルダＨは、蒸着槽１の上部外面に対向状に付設さ
れた入口気密室６、及び出口気密室７を介して出し入れ
される。各気密室６，７の入口及び出口にはそれぞれゲ
ート手段８．９が設けられており、両ゲート手段８．９
を開閉操作することにより、各気密室６．７を個別に蒸
着槽１と連通し、或いは個別に大気に開放できるように
しである。両気密室６．７は、図外の真空ポンプて蒸着
槽１の内部真空圧と同程度にまで降圧できるようになっ
ている。蒸着槽１の内部は、槽外に設けられた排気手段
によって例えばＩＰａ以下の稼動真空圧に保持されてい
る。

蒸着槽１内を稼動真空圧に保持した状態のままで、蒸着
源５への蒸発材料の補給やメンテナンス等を行うために
、蒸着槽１の周面下部に１対の蒸着源処理装置が対向状
に設けられている。

第２図において蒸着源処理装置は、蒸着槽１に対してゲ
ート手段１３を介して接続される準備気密室１４と、蒸
着源５を蒸着槽１と準備気密室１４との間で移動操作す
る出入手段１５と、準備気密室１４内を稼動真空圧に降
圧させる排気手段１６等で構成する。

準備気密室１４は、ゲート手段１３に隣接する固定筒壁
１７と、この筒壁１７の開口外面を密閉状に覆う有底筒
形状の可動筒壁１８とからなり、両筒壁１７，１．８で
蒸着源５を収容するのに十分な内部空所を区画している
。この気密室１４と蒸着槽１との間を気密状に遮断する
ためにゲート手段１３が設けられている。準備気密室１
４は、可動筒壁１８を固定筒壁１７に対して接離操作す
ることにより、第４図に想像線で示す開放状態と同実線
で示す閉止状態とに切換えられるようになっている。詳
しくは、後述するガイド枠２３でスライダ１９を介して
可動筒壁１８を水平移動自在に支持し、スライダ１９を
エアシリンダ２０でガイド枠２３に沿って往復操作でき
るようにしている。

出入手段１５は、準備気密室１４を水平に貫いて蒸着槽
１内に達する１対の主軸２２を有し、この主軸２２を水
平のガイド枠２３でスライダ２４を介して支持し、スラ
イダ２４をブラケット２５を介してエアシリンダ２６で
進退操作可能としたものである。第３図に示すように、
各主軸２２の蒸着槽１側の内端にはそれぞれ蒸着源５が
装着されている。従って、上記エアシリンダ２６で主軸
２２を進退操作すると、蒸着源５が蒸着槽１のほぼ中央
寄りに位置する稼動位置と、準備気密室１４のほぼ中央
に位置する準備位置とに蒸着源５を移動操作でき、さら
に可動筒壁１８を開放姿勢にした状態では、蒸着源５の
全体を固定筒壁１７の外面に露出させることができる。

主軸２２は中空軸からなり、その内部にるつぼ３を回転
操作する機構や、シャッタ４を揺動操作する機構等が配
置されている。各出入手段１５に設けられた２つの電子
銃２．２は、蒸着槽１の外部に設けられた１つの電源２
７（第２図参照）で同時に作動できるようにしである。

そのための給電線や制御信号線は、各主軸２２の外端に
接続されたフレキシブルダクト２８を介して配線されて
いる。

第４図に示すように、準備気密室１４の固定筒壁１７側
の周壁には給排気口が開口されており、この給排気口か
ら導出した給排気路３１を介してυト気手段１６が設け
られている。３２は閉鎖弁である。排気手段１６は準備
気密室１４内の空気を排気して蒸着槽１と同じ稼動真空
圧にまで降圧させ、該室１４内における蒸着源５の稼動
を可能とする。また、準備気密室１４を開放操作するの
に先行して、図外のり−ク弁を開いて槽内を大気開放す
る。

第３図に示すように、各るつぼ３には、多数個の材料収
容凹部３４が設けられている。各凹部３４に蒸発材料を
収めるについては、同一材料が隣接して収まるようにす
る。例えば、光学レンズのコーチティング層を形成する
場合は、成膜層の殆どが２種類の蒸発材料で占められる
ので、同時に出し入れされるるつぼ３．３ごとに異なる
蒸発材料を収める。

次に主として蒸着源処理装置の動作を説明する。

成膜時には、第２図に示すように一方の出入手段１５を
蒸着槽１内に突入させ、他の出入手段１５は準備気密室
１４側へ退避させる。稼動位置に移動された１対の蒸着
源５は、その一方が稼動されているとき、他方は次の成
膜に備えて待機しており、稼動中の蒸着源５の成膜が終
了するのに先行して予熱を行うよう制御される。従って
、１対の蒸着源５を交互に稼動することにより、予熱に
伴う無駄時間を解消して多層に成膜を行うことができる
。

稼動位置にある１対のるつは３．３は、第３図に示すよ
うに隣接して配置されているものの、その間隔は各るり
は３，３における材料収量部３４の隣接間隔に比べて十
分に大きく、しかも待機しているるつは３の上面はシャ
ッタ４で覆われている。従って、現在蒸発中の蒸発材料
によって、待機しているるつは３の側の蒸発材料が汚染
されることを防止できる。

準備気密室１４内の１対の蒸着源５に対して蒸発材料を
補給する場合は、第４図のようにゲート手段１３を閉じ
て準備気密室１４と蒸着槽１とを遮断し、リーク弁を介
して準備気密室１４内に大気を導入し、エアシリンダ２
０で可動筒壁１８を開き操作して準備気密室１４を開放
する。この状態でシャッタ４や電子銃２等のメンテナン
スも行われる。

蒸発祠料の補給やメンテナンスを終えた後は、可動筒壁
１８を閉じて再び準備気密室１４を稼動真空圧にまで降
圧し、準備気密室１４内で予備加熱を行いガス抜きを行
う。このとき、補給された蒸発材料から空気、水蒸気或
いは燃焼ガス等が発生する。これらのガスは排気手段１
６を作動し続けることで準備気密室１４から排除される
。このように、準備気密室１４でガス抜きを行うと、蒸
着槽１内でガス抜きを行う場合に比べて、発生したガス
の槽外への排除を速やかに行うことができる。また、ガ
ス出し時の電子ビームの散乱や減衰を抑止して、より速
やかに蒸発材料を加熱できることになり、その分だけ予
備加熱に要する時間を短縮できる。発生したガスによる
蒸着檜１内の汚損も防止できる。

各出入手段１５で同時に出し入れされる１対の電子銃２
，２は、１つの電源２７で作動される。

従って、例えば出入手段１５の出し入れ動作等を利用し
て電源２７への給電を制御する等の措置を講じておけば
、材料の補充やメンテナンスを行う隙に、操作ミスによ
って電子銃２が作動する等の事故を防止でき、操作ミス
による感電事故を一掃できる。

以上のようにした真空蒸着装置によれば、蒸発材料の補
充等を行うときの成膜処理の中断を解消できるのは勿論
のこと、稼動位置にある一対の蒸着源５．５を交互に作
動させて、無駄時間を伴うことなく連続して多層成膜層
を形成できる。

（別の実施例） 上記実施例では、主軸２２が直線状に往復して蒸着源５
を移動操作する構造としたが、必ずしもその必要はない
。例えば往復揺動する腕て蒸着源５を移動操作すること
もできる。

出入手段１５及び準備気密室１４の配置形態は自由に変
更できるので、上記実施例の配置形態には限定しない。

例えば２つの出入手段１５を隣接して配置し、１つの準
備気密室１４を共用することもできる。

上記実施例では、入口気密室６、出口気密室７及び蒸着
槽１の配置に関して、最も単純な直列形態を示したが、
これら３者の配置形態は自由に変更できる。また、入口
気密室６と蒸着槽１との間に加熱槽を設け、或いは蒸着
槽１を隣接して複数個設ける等の変更も自由に行える。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明では、２組の出入手段の
それぞれに複数個の蒸着源を設け、これらを交互に出し
入れ操作することで、一方の組の蒸着源が稼動している
ときに、他方の組の蒸着源への材料補充やメンテナンス
を行えるようにし、さらに、稼動位置にある複数個の蒸
着源を交互に稼動して成膜を行えるようにした。これに
より、蒸発材料の補充等を行うときに成膜処理が中断さ
れることを防止できるのは勿論、ある蒸着源が稼動して
いるとき、他の蒸着源を次の成膜に備えて待機させ、待
機時に予熱を行うことができるので、蒸発材料の予熱に
伴う無駄時間を一掃して、次々と連続的に成膜を行うこ
とができる。従って、本発明装置によれば、待ち時間や
無駄時間を一掃して、能率良く成膜を行うことができ、
特に多層成膜層を形成する際の生産性を大幅に向上でき
る。

稼動位置においては、個々の蒸着源ごとにるっほを設け
、各るつぼごとに異る蒸発材料を収めてその蒸発を行う
ので、従来装置において問題となっていた異質の材料相
互の汚染を防止して、多層成膜層の膜品質を向上できる
。

さらに、出入手段で同時に出し入れされる１組の蒸着源
の電子銃を１つの共用電源で作動させる場合は、準備位
置にある電子銃の電源をオフ状態にすることで、材料補
充等の作業時に誤って駆動電流か供給されることを防止
でき、操作ミスによる感電事故を防止して安全性を向上
できる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明に係る真空蒸着装置の実施例を示し、
第１図は全体装置の概略を示す断面図、第２図は出入手
段の概要を示す断面図、第３図は主として蒸着源を示す
平面図、第４図は蒸着源を準備気密室へ移動した状態の
断面図である。 ］・・・蒸着槽 ２・・・電子銃 ３・・・るつは′ ４・・・シャッタ ５・・・蒸着源 ６・・・入口気密室 ７・・・出口気密室 ８．９．１３・・・ゲート手段 １４・・準備気密室 １５・・・出入手段 ２７・・・電源 ３４・・・材料収容四部 Ｈ・・基板ホルダ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　蒸着槽の外部に、基板の搬入を行う入口気密室
   と、基板の取り出しを行う出口気密室と、蒸着源の出し
   入れを行う２つの準備気密室とがそれぞれゲート手段を
   介して接続されており、各準備気密室と蒸着槽との間に
   、蒸着源を蒸着槽内の稼動位置と準備気密室内の準備位
   置との間で移動操作する出入手段がそれぞれ設けられて
   おり、 各出入手段に複数個の蒸着源が配置されていることを特
   徴とする多層成膜用の真空蒸着装置。
2. （２）　蒸着源が、多数個の材料収容凹部を備えたるつ
   ぼと、るつぼの上方を開閉自在に遮断するシャッタとを
   含んで構成されており、 各出入手段に配設された２つの電子銃を１つの共通電源
   で同時稼動可能に構成した請求項（１）記載の多層成膜
   用の真空蒸着装置。