JPH08319559A

JPH08319559A - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JPH08319559A
Application number: JP12386195A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Sato; 達哉佐藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1996-12-03
Anticipated expiration: 2021-10-11
Also published as: JP3833284B2

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の大面積基板に対しても強い密着性をもっ
た薄膜を均一に形成することができる薄膜形成装置を提
供する。【構成】本発明の薄膜形成装置は、真空槽Ａと、真空槽
の両端に接続した基板ホルダー収納用の補助真空槽Ｂ，
Ｃと、基板ホルダー１２を支持・搬送するガイド部材
（対電極）１０８と、グリッド１０と、熱電子発生用フ
ィラメント８と、蒸発源４と、グリッド及び対電極、フ
ィラメントの間を所定の電位関係とする電源手段１８
と、基板ホルダーを３つの真空槽の間で移動させる手段
を有し、真空槽Ａが中央成膜部とその両端部に基板ホル
ダー収容部を有し、ガイド部材を駆動して基板ホルダー
１２を真空槽内において両端の基板ホルダー収容部の間
を往復移動させる手段４３と、補助真空槽内において多
段に配備された基板ホルダーを上下に移動させる手段１
４，１６及び補助真空槽と真空槽の間を往復移動させる
手段１０９，１１０を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜形成装置に関し、特
に、ＣＶＤ法の長所である強い反応性と、ＰＶＤ法の長
所である高真空中での成膜（これは緻密で強い膜が形成
できる）とを同時に実現しうる新規な薄膜形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被薄膜形成基板（以下、基板と称
する）上に薄膜を形成する薄膜形成装置（方法）として
は、ＣＶＤ法やＰＶＤ法などを利用したものが良く知ら
れており、ＣＶＤ法による装置は反応性が強く、ＰＶＤ
法による装置は高真空中において緻密な強い薄膜を形成
できるなどの長所を有している。これら、ＣＶＤ法やＰ
ＶＤ法などを利用した薄膜形成装置としては従来より種
々のものが提案されており、その方法も極めて多岐にわ
たっている。しかし、これら従来の薄膜形成装置にあっ
ては、形成された膜の基板との密着性が弱かったり、あ
るいは、耐熱性の弱いプラスチックフィルム等の基板へ
の膜形成が困難である、あるいは形成された薄膜の特性
が不均一であるなどの問題があった。

【０００３】そこでこれらの問題を解決する薄膜形成方
法として、従来、蒸発源と被蒸着物との間に高周波電磁
界を発生させて、活性あるいは不活性ガス中で蒸発した
物質をイオン化して真空蒸着を行なう、所謂、イオンプ
レーティング法や、蒸発源と被蒸着物との間に直流電圧
を印加するＤＣイオンプレーティング法が提案されてい
る（特公昭５２−２９９７１号、特公昭５２−２９０９
１号，特開昭５７−１７１６６６号等）。また、さらに
新規なものとしては、蒸発源と被蒸着物との間にグリッ
ド電極及び熱電子発生用のフィラメントを配備し、グリ
ッド電極及びフィラメントによりプラズマを発生させ、
活性あるいは不活性ガス中で蒸発した物質をイオン化し
て真空蒸着を行なう方法が提案されている（特許１５７
１２０３号（特開昭５９−８９７６３号））。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
によるものはバッチ式の方法であるため、大面積の基板
に対して高い生産性を実現することが困難であった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あって、基板に対して極めて強い密着性を持った薄膜を
形成でき、複数の大面積の基板に対して均一に薄膜を形
成でき、尚且つ、耐熱性のないプラスチックフィルムな
どをも基板として用いることができる新規な構成の薄膜
形成装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明による薄膜形成装置は、活性ガスも
しくは不活性ガスあるいはこれら両者の混合ガスが導入
される真空槽と、この真空槽内において蒸発物質を蒸発
させるための蒸発源と、上記真空槽内に配置され基板を
上記蒸発源に対向するように保持する基板ホルダーを支
持・搬送するガイド部材からなる対電極と、上記蒸発源
と対電極との間に配備された蒸発物質を通過させうるグ
リッドと、上記グリッドと上記蒸発源との間に配置され
た熱電子発生用のフィラメントと、上記グリッドの電位
を上記対電極の電位と上記フィラメントの電位に対し正
電位とする手段と、上記真空槽の両端に接続した基板ホ
ルダー収納用の補助真空槽と、上記基板ホルダーを上記
３つの真空槽の間で移動させる手段を有し、上記真空槽
は中央成膜部とその両端部に基板ホルダー収容部を有
し、上記ガイド部材を駆動して上記基板ホルダーを真空
槽内において両端の基板ホルダー収容部の間を往復移動
させるための搬送駆動装置を有し、上記補助真空槽内に
おいて多段に配備された基板ホルダーを上下に移動させ
るための搬送駆動装置及び補助真空槽と真空槽の間を往
復移動させるための搬送駆動装置を有し、上記補助真空
槽内において２つの搬送駆動装置の間での基板ホルダー
の受け渡しを行う構成としたものである。

【０００７】請求項２の発明による薄膜形成装置は、請
求項１の薄膜形成装置において、複数の蒸発源を上方を
通過する基板の進行方向に対して直交するように対向配
置する構成としたものである。

【０００８】請求項３の発明による薄膜形成装置は、請
求項１及び２の薄膜形成装置において、基板とグリッド
の間に膜厚補正板を配置する構成としたものである。

【０００９】請求項４の発明による薄膜形成装置は、請
求項１の薄膜形成装置において、真空槽内を通過する基
板を上方より加熱する基板加熱用ヒーターを配備する構
成としたものである。

【００１０】請求項５の発明による薄膜形成装置は、請
求項１の薄膜形成装置において、一方の補助真空槽内に
グリッド収納部を設け、上記グリッドと蒸発源の間の位
置関係を規定する手段と、上記補助真空槽内において多
段に配備されたグリッドを上下に移動させるための搬送
駆動装置及び補助真空槽と真空槽の間を往復移動させる
ための搬送駆動装置を有し、上記補助真空槽内において
２つの搬送駆動装置の間でのグリッドの受け渡しを行う
構成としたものである。

【００１１】請求項６の発明による薄膜形成装置は、請
求項１の薄膜形成装置において、一方の補助真空槽内に
フィラメント収納部を設け、上記フィラメントと蒸発源
の間の位置関係を規定する手段と、上記補助真空槽内に
おいて多段に配備されたフィラメントを上下に移動させ
るための搬送駆動装置及び補助真空槽と真空槽の間を往
復移動させるための搬送駆動装置を有し、上記補助真空
槽内において２つの搬送駆動装置の間でのフィラメント
の受け渡しを行う構成としたものである。

【００１２】

【作用】以下、本発明の構成及び作用について詳細に説
明する。請求項１の発明による薄膜形成装置は、真空槽
と、真空槽の両端に接続した基板ホルダー収納用の補助
真空槽と、基板ホルダーを支持・搬送するガイド部材か
らなる対電極と、グリッドと、熱電子発生用のフィラメ
ントと、蒸発源（単数又は複数）と、グリッド及び対電
極、フィラメントの間を所定の電位関係とする電源手段
と、基板ホルダーを上記３つの真空槽の間で移動させる
手段を有し、上記真空槽は中央成膜部とその両端部に基
板ホルダー収容部を有し、上記ガイド部材を駆動して上
記基板ホルダーを真空槽内において両端の基板ホルダー
収容部の間を往復移動させるための搬送駆動装置を有
し、上記補助真空槽内において多段に配備された基板ホ
ルダーを上下に移動させるための搬送駆動装置及び補助
真空槽と真空槽の間を往復移動させるための搬送駆動装
置を有する。

【００１３】上記真空槽内には、活性ガスもしくは不活
性ガス、あるいはこれら両者の混合ガスが導入される。
対電極は上記真空槽内に配備され、被蒸着基板（以下、
基板と記す）を蒸発源と対向する側の面に保持した基板
ホルダーを支持するガイド部材からなり、該ガイド部材
は搬送駆動装置により支持駆動される。グリッドは蒸発
物質を通過させうるものであって、蒸発源と対電極の間
に配備され、電源手段により対電極及びフィラメントの
電位に対して正電位にされる。熱電子発生用のフィラメ
ントは、真空槽内の、グリッドと蒸発源との間に配備さ
れ、このフィラメントにより発生する熱電子は、蒸発物
質の一部をイオン化するのに供される。蒸発源からの蒸
発物質は、その一部が、フィラメントからの電子により
正イオンにイオン化される。そしてこの様に一部イオン
化された蒸発物質は、グリッドを通過し、更に、イオン
化されたガスにより正イオン化を促進され、グリッド−
基板間の電界の作用により基板の方へと加速される。そ
して蒸発物質は上記加速による運動エネルギーを持って
基板に衝突し付着して薄膜を形成する。

【００１４】尚、フィラメントからの電子は、フィラメ
ント温度に対応する運動エネルギーを持ってフィラメン
トから放射されるので、正電位のグリッドに直ちに吸引
されずにこれを通過し、グリッドによるクーロン力によ
り引き戻され、更にグリッドを通過し、と言うように、
グリッドを中心として振動運動を繰返し、遂にはグリッ
ドに吸収されるので、基板へは達せず、基板は電子衝撃
を受けないので、其れによる加熱がなく基板の温度上昇
が防止でき、プラスチックの様な耐熱性のない材質のも
のでも基板とすることができる。

【００１５】ここで、本発明の薄膜形成装置では、ガイ
ド部材を搬送駆動装置で駆動して基板ホルダーを真空槽
内において両端の基板ホルダー収容部の間を移動させつ
つ成膜を行う。また、成膜速度と、目標膜厚に応じて往
復移動させつつ成膜を行うことも可能である。また、成
膜時に、基板上の進行方向に並ぶ各点が同一の場所を通
過するために、均一な成膜が可能となる。さらに、補助
真空槽内において多段に配備された基板ホルダーを上下
に移動させ、新たな基板ホルダーを真空槽と両端の補助
真空槽の間で移動させることができるため、新たに基板
をセットする度に真空槽内を大気開放する必要がなく、
高い生産性を実現することができる。

【００１６】請求項２の発明による薄膜形成装置におい
ては、複数の蒸発源を上方を通過する基板の進行方向に
対して直交するように対向配置したことによって、蒸発
と、蒸発物質のイオン化、活性化による成膜を均一化
し、膜質、膜厚等の均一化を行うことが可能である。こ
こで、各蒸発源はそれぞれ独立に制御できる。

【００１７】請求項３の発明による薄膜形成装置におい
ては、基板とグリッドの間に膜厚補正板を配置したこと
により、膜厚の分布をより均一化できる。膜厚補正板
は、基板の進行方向に対して部分的に遮蔽するように設
定している。その形状については、蒸発源の形状、配
置、成膜状況等に応じて決定することが望ましい。

【００１８】請求項４の発明による薄膜形成装置におい
ては、真空槽内を通過する基板を上方（背面）より加熱
する基板加熱用ヒーターを設けている。ヒーターによる
加熱を行うことにより、基板上に吸着された水分等を放
出させ、密着性を向上させることができる。

【００１９】請求項５の発明による薄膜形成装置におい
ては、グリッドはグリッドホルダーに接続されて、蒸発
源と対電極の間に配備され、電源手段により対電極及び
フィラメントの電位に対して正電位にされる。また、必
要に応じてグリッドを真空槽と補助真空槽の間で移動さ
せることができる。さらに、グリッドを真空槽に導入す
る際にグリッドの位置を規定できるようにグリッドホル
ダーを固定するためのストッパーが真空槽内に設けられ
ている。本発明による装置では、グリッド上への蒸発粒
子の付着による被膜の形成によって放電が不安定とな
り、困難であった成膜回数の増大が、基板及び真空槽内
を大気に晒すことなく補助真空槽においてグリッドを交
換することによって可能となる。

【００２０】請求項６の発明による薄膜形成装置におい
ては、熱電子発生用のフィラメントは、フィラメントホ
ルダーに接続されて真空槽内のグリッドと蒸発源との間
に配備される。また、必要に応じてフィラメントを真空
槽と補助真空槽の間で移動させることができる。さら
に、フィラメントを真空槽に導入する際にフィラメント
の位置を規定できるようにフィラメントホルダーを固定
するためのストッパーが真空槽内に設けられている。こ
れにより、活性ガス中での通電加熱によるフィラメント
の消耗や、Ａｌなどフィラメントを構成している材質を
侵す作用のある材料を蒸発材料に用いたときのフィラメ
ントの消耗が問題となり困難であった成膜回数の増大
が、基板及び真空槽内を大気に晒すことなく補助真空槽
において適宜新しいフィラメントに交換することによっ
て可能となる。

【００２１】

【実施例】以下、図示の実施例について説明する。図１
は請求項１の発明の実施例を示す薄膜形成装置の概略構
成図、図２は図１に示す薄膜形成装置の補助真空槽内の
ガイドベルト、基板ホルダー、及びストッカの配置例を
示す平面図である。図１，２において、真空槽Ａと補助
真空槽Ｂ，ＣはゲートバルブＤ，Ｅを介して接続されて
いる。真空槽Ａ内には上方から下方に向けて順に、基板
ホルダー１２を支持・搬送する対電極を兼ねたガイドベ
ルト１０８と、回転軸４３ａ，４３ｂ等からなるガイド
ベルト１０８の移動機構４３と、防着板１１１と、グリ
ッド１０と、フィラメント８と、蒸発源４が適宜間隔を
開けて設けられている。グリッド１０、フィラメント
８、蒸発源４は各々支持体を兼用する電極９，７，３に
より水平状態に保持されている。これらの電極３，７，
９はいずれもベースプレート１との電気的な絶縁性を保
つ状態でベースプレート１を貫通して真空槽外部に引き
出されている。すなわち、これらの電極３，７，９は真
空槽の内外の電気的な接続・給電を行うもので、その他
の配線具と共に導電手段となりうるものであり、ベース
プレート１の貫通部においては気密性が確保されてい
る。

【００２２】ここで、一対の前記電極３により支持され
た蒸発源４は蒸発物質を蒸発させるためのものであり、
例えばタングステン、モリブデンなどの金属をコイル状
に形成してなる抵抗加熱式として構成されている。もっ
ともコイル状に換えてボート状に形成したものでも良
い。さらには、このような蒸発源に換えて電子ビーム蒸
発源など、従来の真空蒸着方式で用いられている蒸発源
を適宜使用することができる。一方、一対の電極７の間
には、タングステンなどによる熱電子発生用のフィラメ
ント８が支持されている。このフィラメント８の形状
は、複数本のフィラメント線材を平行に配列したり、あ
るいは網目状にしたりするなどして、蒸発源４から蒸発
した蒸発物質の粒子の広がりをカバーするように定めら
れている。また、支持体兼用電極９にはグリッド１０が
支持されている。このグリッド１０は、蒸発物質を通過
させうる形状にその形状が定められているが、この例で
は網目状である。

【００２３】さて、支持体兼用電極３，７，９は導電体
であって電極としての役割を兼ねており、それらの真空
槽Ａ外へ突出した端部間は図１のように種々の電源に接
続されている。まず、蒸発源４は一対の電極３を介して
蒸発用電源１７に接続されている。次に、直流電源１８
が設けられ、この直流電源１８の正極側は電極９を介し
てグリッド１０に、直流電源１８の負極側は接地されて
いる。対電極を兼ねたガイドベルト１０８とその移動機
構４３は接地電位となっており、グリッド１０の電位は
ガイドベルト１０８とその移動機構４３の電位に対して
正電位となるように設定されている。これにより成膜時
にグリッド１０と基板ホルダー１２間の電界はグリッド
１０側から基板ホルダー１２側へと向かうものとなる。
また、フィラメント８は一対の電極７を介して直流電源
１９の両端に接続されている。実際には、これらの電気
的接続には種々のスイッチ類を含み、これらの操作によ
り成膜プロセスを実現するのであるが、これらのスイッ
チ類は図中には示されていない。

【００２４】真空槽Ａは防着板１１１によりガイドベル
ト側と蒸発源側とに上下に区切られており、ガイドベル
ト側の防着板１１１の開口部の領域が中央成膜部とな
り、その両端部の防着板１１１で遮蔽された領域が基板
ホルダー収容部となっている。そして、ガイドベルト１
０８を駆動して基板ホルダー１２を真空槽Ａ内において
両端の基板ホルダー収容部の間を往復移動させるための
搬送駆動装置として、移動機構４３は図示されない回転
導入機を介して動力を伝達され、ガイドベルト１０８を
走行させる（すなわち搬送駆動装置は、移動機構４３、
ガイドベルト１０８、回転導入機、電源等で構成されて
いる）。尚、ガイドベルト１０８は移動機構４３の回転
軸４３ａ，４３ｂに張架された２本のベルトからなり、
２本のベルトはレール状に所定の間隔を開けて配置され
ているため、蒸発源４からの蒸発物質の通過を妨げるこ
とはない。

【００２５】成膜前の基板ホルダー１２は補助真空槽Ｂ
内においてストッカ１３に多段に配備され、上下に移動
させるための搬送駆動装置１４により、１段づつ上下に
移動することができ、補助真空槽Ｂと真空槽Ａの間を往
復移動させるための搬送駆動装置のガイドベルト１０９
上に移送される。そして、ゲートバルブＤの開放時に補
助真空槽Ｂ内のガイドベルト１０９から真空槽Ａ内のガ
イドベルト１０８に基板ホルダー１２を移送することに
より、真空槽Ａ内に基板ホルダー１２を収容する。そし
て、移動機構４３によりガイドベルト１０８を駆動し、
基板ホルダー１２を、ガイドベルト１０８に沿って移動
させつつ成膜を行う。成膜終了後の基板ホルダー１２は
ゲートバルブＥの開放時に真空槽Ａ内のガイドベルト１
０８から補助真空槽Ｃ内のガイドベルト１１０に基板ホ
ルダー１２を移送することにより、補助真空槽Ｃ内に基
板ホルダー１２を収納する。そして、補助真空槽Ｃ内に
おいて基板ホルダー１２はストッカ１５に移送され、１
段づつ上下に移動することができる搬送駆動装置１６に
より多段に収納される。

【００２６】次に、図３は請求項２の発明の実施例を示
しており、真空槽内のガイドベルト、基板ホルダー、及
び蒸発源の配置例を示す平面図である。本実施例では図
３に示すように、複数の蒸発源４を上方を通過する基板
ホルダー１２の進行方向に対して直交するように対向配
置することによって、蒸発と、蒸発物質のイオン化、活
性化による成膜を均一化し、膜質、膜厚等の均一化を行
うことが可能である。ここで、各蒸発源４はそれぞれ独
立に制御できる。

【００２７】次に、図４は請求項３の発明の実施例を示
しており、基板ホルダー１２とグリッド１０の間に膜厚
補正板２１を配置した例を示す平面図である。膜厚補正
板２１は、基板の進行方向に対して部分的に遮蔽するよ
うに設定している。その形状については、蒸発源の形
状、配置、成膜状況等に応じて決定することが望まし
い。

【００２８】次に、図５は請求項４の発明の実施例を示
しており、基板を背面から加熱できるように、真空槽内
を通過する基板ホルダー１２を上方（背面）より加熱す
る基板加熱用ヒーター２２を配備した例を示す図であ
る。図においてはヒーター２２はランプヒーターである
が、基板ホルダー１２に接触させ、伝導熱による加熱を
行う方式でも良い。このようにヒーター２２による加熱
を行うことにより、基板上に吸着された水分等を放出さ
せ、密着性を向上させることができる。

【００２９】次に、図６は請求項５の発明の実施例を示
しており、グリッドの搬送駆動装置及び交換機構を有す
る薄膜形成装置の概略要部構成図である。図６におい
て、真空槽Ａと補助真空槽Ｂ，ＣはゲートバルブＤ，Ｅ
を介して接続されている。真空槽Ａ内には上方から下方
に向けて順に、基板ホルダー１２を支持・搬送する対電
極を兼ねたガイドベルト１０８と、回転軸４３ａ，４３
ｂ等からなるガイドベルト１０８の移動機構４３と、防
着板１１１と、グリッド用のガイドベルト１１２と、回
転軸５３ａ，５３ｂ等からなるガイドベルト１１２の移
動機構と支持体兼用の電極９に保持された導電性のグリ
ッドストッパー１０ｃと、フィラメント８と、蒸発源４
が適宜間隔を開けて設けられている。尚、本実施例の薄
膜形成装置は、図１に示した薄膜形成装置に、グリッド
の搬送駆動装置（ガイドベルト１１２，移動機構５３
等）及び交換機構を付加したものであり、その他の構成
は図１の装置と同様である。

【００３０】グリッドホルダー１０ａは成膜時は真空槽
Ａ内にあり、必要に応じてガイドベルト１１２に沿って
移動することにより、補助真空槽Ｂ内に移動できる。
尚、グリッド用のガイドベルト１１２は、回転軸５３
ａ，５３ｂに張架された２本のベルトからなり、２本の
ベルトはレール状に所定の間隔を開けて配置されている
ため、蒸発源４からの蒸発物質の通過を妨げることはな
い。また、グリッドホルダー１０ａを真空槽Ａ内に導入
するとき、グリッドホルダー１０ａの形状は図７のごと
く円弧状の部分を有しており、またグリッドストッパー
１０ｃは前記円弧状の部分に対応する凹んだ円弧状とな
っており、円弧状部分同士で確実に接続されるようにな
っている。尚、この円弧状の部分はテーパ状としても良
い。このようにグリッドホルダー１０ａの位置はグリッ
ドストッパー１０ｃにより規定することができる。グリ
ッドホルダー１０ａには、グリッド１０ｂが接続されて
いる。このグリッド１０ｂは、蒸発物質を通過させうる
形状にその形状が定められているが、この例では網目状
である。

【００３１】グリッドホルダー１０ａは補助真空槽内Ｂ
においてストッカ２３に多段に配備され、上下に移動さ
せるための搬送駆動装置２４により１段づつ上下に移動
することができ、補助真空槽Ｂと真空槽Ａの間を往復移
動させるための搬送駆動装置のガイドベルト１１３上に
移送される。そして、ゲートバルブＤ開放時に補助真空
槽Ｂ内のガイドベルト１１３から真空槽Ａ内のガイドベ
ルト１１２にグリッドホルダー１０ａを移送することに
より、真空槽Ａ内にグリッドホルダー１０ａを収容し、
グリッドストッパー１０ｃと接続する。ここで回転軸５
３ａ，５３ｂの一部あるいは全部はセラミックス等の絶
縁物質で形成されており、真空槽Ａとグリッド１０ｂと
の電気的絶縁を維持できる構成となっている。

【００３２】次に、図８は請求項６の発明の実施例を示
しており、フィラメントの搬送駆動装置及び交換機構を
有する薄膜形成装置の概略要部構成図である。図８にお
いて、真空槽Ａと補助真空槽Ｂ，ＣはゲートバルブＤ，
Ｅを介して接続されている。真空槽Ａ内には上方から下
方に向けて順に、基板ホルダー１２を支持・搬送する対
電極を兼ねたガイドベルト１０８と、回転軸４３ａ，４
３ｂ等からなるガイドベルト１０８の移動機構４３と、
防着板１１１と、グリッド１０と、ガイドベルト１１
４，回転軸６３ａ，６３ｂ等からなるフィラメントホル
ダー８ａの移動機構６３と支持体兼用の電極７ａ，７ｂ
に保持された導電性のフィラメントストッパー８ｃと、
蒸発源４が適宜間隔を開けて設けられている。尚、本実
施例の薄膜形成装置は、図１に示した薄膜形成装置に、
フィラメントの搬送駆動装置（ガイドベルト１１４，移
動機構６３等）及び交換機構を付加したものであり、そ
の他の構成は図１の装置と同様である。

【００３３】フィラメントホルダー８ａは成膜時は真空
槽Ａ内にあり、必要に応じてガイドベルト１１４に沿っ
て移動することにより、補助真空槽Ｂ内に移動できる。
尚、フィラメント用のガイドベルト１１４は、回転軸６
３ａ，６３ｂに張架された２本のベルトからなり、２本
のベルトはレール状に所定の間隔を開けて配置されてい
るため、蒸発源４からの蒸発物質の通過を妨げることは
ない。また、フィラメントホルダー８ａを真空槽Ａ内に
導入するとき、フィラメントホルダー８ａの形状は、図
９あるいは図１０のごとく円弧状の部分を有しており、
またフィラメントストッパー８ｃは前記円弧状の部分に
対応する凹んだ円弧状となっており、円弧状部分同士で
確実に接続されるようになっている。尚、前記円弧状の
部分はテーパ状としても良い。このようにフィラメント
ホルダー８ａの位置はフィラメントストッパー８ｃによ
り規定することができる。

【００３４】図９、図１０に示すように、フィラメント
ホルダー８ａにはフィラメント８ｂが接続されている。
このフィラメント８ｂの形状は、複数本のフィラメント
線材を平行に配列して、蒸発源４から蒸発した蒸発物質
の粒子の広がりをカバーするように定められている。さ
らにフィラメントホルダー８ａは図９、図１０に示すよ
うに導電性の部分８ａａと絶縁性の部分８ａｂに分割さ
れており、フィラメント８ｂに通電可能な構造となって
いる。また、フィラメントストッパー８ｃは図９、図１
０に示すように絶縁性の部分８ｃｂを中心とし、その両
脇に導電性の部分８ｃａを配置した形のもので、導電性
の部分８ｃａの位置は前記フィラメントホルダー８ａの
導電性の部分８ａａの位置に対応している。また、フィ
ラメントストッパー８ｃの両脇の導電性の部分８ｃａは
それぞれ支持体兼用の電極７ａ，７ｂに接続されてお
り、電極７ａ，７ｂはそれぞれ直流電源１９の正極側と
負極側に接続されている。従って、フィラメントホルダ
ー８ａの導電性の部分８ａａ同士の間で電流を流すこと
ができ、フィラメント８ｂに通電することができるよう
になっている。

【００３５】フィラメントホルダー８ａは補助真空槽Ｂ
内においてストッカ３３に多段に配備され、上下に移動
させるための搬送駆動装置３４により、１段づつ上下に
移動することができ、補助真空槽Ｂと真空槽Ａの間を往
復移動させるための搬送駆動装置のガイドベルト１１５
上に移送される。そして、ゲートバルブＤ開放時に補助
真空槽Ｂ内のガイドベルト１１５から真空槽Ａ内のガイ
ドベルト１１４にフィラメントホルダー８ａを移送する
ことにより、真空槽Ａ内にフィラメントホルダー８ａを
収容し、フィラメントストッパー８ｃと接続する。ここ
で回転軸６３ａ，６３ｂの一部あるいは全部はセラミッ
クス等の絶縁物質で形成されており、真空槽Ａとフィラ
メント８ｂとの電気的絶縁を維持できる構成となってい
る。

【００３６】次に、本発明の薄膜形成装置による薄膜形
成の例として、図１に示した装置例による薄膜形成につ
いて説明する。図１において、まず、蒸発源４に蒸発物
質を構成する母材をセットする。この蒸発物質を構成す
る母材、及び真空槽内に導入されるガス種の組合せは、
勿論どのような薄膜を形成するかに応じて選定する。例
えば、Ｉｎ₂Ｏ₃薄膜を形成する場合には蒸発物質として
Ｉｎ、導入ガスとして酸素を選択することができる。

【００３７】真空槽内は図示されない真空排気系により
予め１０~⁵〜１０~⁶Ｔｏｒｒの圧力にされ、これに、必
要に応じて、活性ガス、もしくは不活性ガス、あるい
は、これらの混合ガスが必要とする圧力(例えば１０~⁴
〜１０~⁶Ｔｏｒｒ）で導入される。ここでは、説明の具
体性のため、導入ガスは、例えば、酸素などの活性ガス
であるとする。この状態において電源を作動させ、蒸発
源４、フィラメント８に通電することにより、蒸発源４
からは蒸発物質が蒸発し、フィラメント８には電流が流
され、フィラメント８は抵抗加熱により加熱され、熱電
子を放出する。また、グリッド１０には対電極（ガイド
ベルト１０８及び基板ホルダー１２）やフィラメント８
の電位に対して正の電位が印加される。

【００３８】蒸発源４から蒸発した蒸発物質は広がりを
もって基板の側へ向かって飛行するが、その一部、及
び、前記導入ガスはフィラメント８より放出された熱電
子との衝突によって外殻電子が弾き出され、正イオンに
イオン化される。このように、一部イオン化された蒸発
物質はグリッド１０を通過するが、その際、前記のよう
に、グリッド１０の近傍において上下に振動運動する熱
電子及び、前記イオン化された導入ガスの衝突により、
さらにイオン化率が高められる。このようにして、正イ
オンにイオン化された蒸発物質は、グリッド１０を通過
し、さらに、イオン化されたガスにより正イオン化を促
進され、グリッド−基板間の電界の作用により基板に向
かって加速され、基板に高エネルギーをもって衝突付着
する。この際、酸素ガスも活性化されているので、非常
に密着性の良い酸化薄膜が形成される。熱電子は最終的
には、その大部分がグリッド１０に吸収され、一部の熱
電子はグリッド１０を通過するが、グリッド１０と基板
との間で、前記電界の作用によって減速されるので、仮
に基板に到達しても、同基板を加熱するには到らない。

【００３９】ここで、成膜時には、基板ホルダー１２を
真空槽Ａ内において両端の基板ホルダー収容部の間を移
動させつつ成膜を行う。また、成膜速度と目標膜厚に応
じて往復移動させつつ成膜を行うことも可能である。こ
れにより、成膜時に基板上の進行方向に並ぶ各点が同一
の場所を通過するために、均一な成膜が可能となる。さ
らに、補助真空槽Ｂ，Ｃ内において多段に配備された基
板ホルダー１２を上下に移動させ、新たな基板ホルダー
を真空槽Ａと両端の補助真空槽Ｂ，Ｃの間で移動させる
ことができるため、新たに基板をセットする度に真空槽
Ａ内を大気開放する必要がなく、高い生産性を実現する
ことができる。

【００４０】本発明の薄膜形成装置においては、蒸発物
質のイオン化率が極めて高いため、真空槽内に活性ガス
を単独で、あるいは不活性ガスと共に導入して成膜を行
うことにより、蒸発物質と活性ガスを化合させ、この化
合により化合物薄膜を形成する場合にも、所望の物性を
有する薄膜を容易に得ることができる。尚、真空槽内の
ガスのイオン化にはフィラメントによる熱電子が有効に
寄与するので１０~⁴Ｔｏｒｒ以下の圧力の高真空下にお
いても蒸発物質のイオン化が可能であり、このため、薄
膜の構造も極めて緻密なものとすることが可能であり、
通常、薄膜の密度はバルクのそれより小さいとされてい
るが、本発明によれば、バルクの密度に極めて近い密度
が得られることも大きな特徴の一つである。さらに、こ
のような高真空下で成膜を行えることにより、薄膜中へ
のガス分子の取り込みを極めて少なくすることができ、
高純度の薄膜を得ることができる。また、本発明では、
大面積基板上への均一な低温成膜を高い生産性で行うこ
とができるため、例えば、液晶パネルのＩｎ₂Ｏ₃透明電
極作製において特に有効である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の薄膜形成
装置によれば、蒸発物質がイオン化し、高いエネルギー
を電気的に有する（電子・イオン温度）ので、反応性を
必要とする成膜、結晶化を必要とする成膜を温度（反応
温度、結晶化温度）という熱エネルギーを与えずに実現
できるので低温成膜が可能となる。従って、耐熱性のな
いプラスチックフィルムなどを基板に使用することがで
きる。さらに、本発明の薄膜形成装置では、ガイド部材
を搬送駆動装置で駆動して基板ホルダーを真空槽内にお
いて両端の基板ホルダー収容部の間を移動させつつ成膜
を行うことができ、また、成膜速度と目標膜厚に応じて
往復移動させつつ成膜を行うことも可能であるため、成
膜時に、基板上の進行方向に並ぶ各点が同一の場所を通
過するために、均一な成膜が可能となる。また、補助真
空槽内において多段に配備された基板ホルダーを上下に
移動させ、新たな基板ホルダーを真空槽と両端の補助真
空槽の間で移動させることができるため、新たに基板を
セットする度に真空槽内を大気開放する必要がなく、高
い生産性を実現することができる。従って、複数の大型
基板にも高い生産性で成膜を行うことができる。

【００４２】請求項２の薄膜形成装置においては、複数
の蒸発源を上方を通過する基板の進行方向に対して直交
するように対向配置したことによって、蒸発と、蒸発物
質のイオン化、活性化による成膜を均一化し、膜質、膜
厚等の均一化を行うことができる。

【００４３】請求項３の薄膜形成装置においては、基板
とグリッドの間に膜厚補正板を配置したことにより、膜
厚の分布をより均一化できる。

【００４４】請求項４の薄膜形成装置においては、真空
槽内を通過する基板を上方（背面）より加熱する基板加
熱用ヒーターを設け、ヒーターによる加熱を行うことに
より、基板上に吸着された水分等を放出させ、密着性を
向上させることができる。

【００４５】請求項５の薄膜形成装置においては、一方
の補助真空槽内にグリッドの収納部を有し、グリッドの
搬送・交換機構を有するため、必要に応じてグリッドを
真空槽と補助真空槽の間で移動させることができる。こ
れにより、グリッド上への蒸発粒子の付着による被膜の
形成によって放電が不安定となり、困難であった成膜回
数の増大が、基板及び真空槽内を大気に晒すことなく補
助真空槽においてグリッドを交換することによって可能
となる。

【００４６】請求項６の薄膜形成装置においては、一方
の補助真空槽内にフィラメント収納部を有し、フィラメ
ントの搬送・交換機構を有するため、必要に応じてフィ
ラメントを真空槽と補助真空槽の間で移動させることが
できる。これにより、活性ガス中での通電加熱によるフ
ィラメントの消耗や、Ａｌなどフィラメントを構成して
いる材質を侵す作用のある材料を蒸発材料に用いたとき
のフィラメントの消耗が問題となり困難であった成膜回
数の増大が、基板及び真空槽内を大気に晒すことなく補
助真空槽において適宜新しいフィラメントに交換するこ
とによって可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の実施例を示す薄膜形成装置の
概略構成図である。

【図２】図１に示す薄膜形成装置の補助真空槽内のガイ
ドベルト、基板ホルダー、及びストッカの配置例を示す
平面図である。

【図３】請求項２の発明の実施例を示す図であって、真
空槽内のガイドベルト、基板ホルダー、及び蒸発源の配
置例を示す平面図である。

【図４】請求項３の発明の実施例を示す図であって、基
板ホルダーとグリッドの間に膜厚補正板を配置した例を
示す平面図である。

【図５】請求項４の発明の実施例を示す図であって、基
板ホルダーを上方（背面）より加熱する基板加熱用ヒー
ターを配備した例を示す図である。

【図６】請求項５の発明の実施例を示す図であって、グ
リッドの搬送駆動装置及び交換機構を有する薄膜形成装
置の概略要部構成図である。

【図７】図６に示す薄膜形成装置に用いられるグリッド
ホルダー及びグリッドストッパーの一例を示す平面図で
ある。

【図８】請求項６の発明の実施例を示す図であって、フ
ィラメントの搬送駆動装置及び交換機構を有する薄膜形
成装置の概略要部構成図である。

【図９】図８に示す薄膜形成装置に用いられるフィラメ
ントホルダー及びフィラメントストッパーの一例を示す
平面図である。

【図１０】図８に示す薄膜形成装置に用いられるフィラ
メントホルダー及びフィラメントストッパーの別の例を
示す平面図である。

【符号の説明】

１：ベースプレート３，７，７ａ，７ｂ，９：支持体兼用の電極４：蒸発源８，８ｂ：フィラメント８ａ：フィラメントホルダー８ｃ：フィラメントストッパー１０，１０ｂ：グリッド１０ａ：グリッドホルダー１０ｃ：グリッドストッパー１２：基板ホルダー１３，１５：基板ホルダー用のストッカ１４，１６：基板ホルダー用の搬送駆動装置１７：蒸発用電源１８，１９：直流電源２１：膜厚補正板２２：基板加熱用ヒーター２３：グリッドホルダー用のストッカ２４：グリッドホルダー用の搬送駆動装置３３：フィラメントホルダー用のストッカ３４：フィラメントホルダー用の搬送駆動装置４３：基板ホルダーの移動機構５３：グリッドホルダーの移動機構６３：フィラメントホルダーの移動機構１０８：真空槽内の基板ホルダー移動用ガイドベルト１０９，１１０：補助真空槽内の基板ホルダー搬送用ガ
イドベルト１１１：防着板１１２：真空槽内のグリッドホルダー移動用ガイドベル
ト１１３：補助真空槽内のグリッドホルダー搬送用ガイド
ベルト１１４：真空槽内のフィラメントホルダー移動用ガイド
ベルト１１５：補助真空槽内のフィラメントホルダー搬送用ガ
イドベルトＡ：真空槽Ｂ，Ｃ：補助真空槽Ｄ，Ｅ：ゲートバルブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性ガスもしくは不活性ガスあるいはこれ
ら両者の混合ガスが導入される真空槽と、この真空槽内
において蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、上記真
空槽内に配置され基板を上記蒸発源に対向するように保
持する基板ホルダーを支持・搬送するガイド部材からな
る対電極と、上記蒸発源と対電極との間に配備された蒸
発物質を通過させうるグリッドと、上記グリッドと上記
蒸発源との間に配置された熱電子発生用のフィラメント
と、上記グリッドの電位を上記対電極の電位と上記フィ
ラメントの電位に対し正電位とする手段と、上記真空槽
の両端に接続した基板ホルダー収納用の補助真空槽と、
上記基板ホルダーを上記３つの真空槽の間で移動させる
手段を有し、上記真空槽は中央成膜部とその両端部に基
板ホルダー収容部を有し、上記ガイド部材を駆動して上
記基板ホルダーを真空槽内において両端の基板ホルダー
収容部の間を往復移動させるための搬送駆動装置を有
し、上記補助真空槽内において多段に配備された基板ホ
ルダーを上下に移動させるための搬送駆動装置及び補助
真空槽と真空槽の間を往復移動させるための搬送駆動装
置を有し、上記補助真空槽内において２つの搬送駆動装
置の間での基板ホルダーの受け渡しを行うことを特徴と
する薄膜形成装置。
【請求項２】請求項１記載の薄膜形成装置において、複
数の蒸発源を上方を通過する基板の進行方向に対して直
交するように対向配置することを特徴とする薄膜形成装
置。
【請求項３】請求項１及び２記載の薄膜形成装置におい
て、基板とグリッドの間に膜厚補正板を配置することを
特徴とする薄膜形成装置。
【請求項４】請求項１記載の薄膜形成装置において、真
空槽内を通過する基板を上方より加熱する基板加熱用ヒ
ーターを配備することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項５】請求項１記載の薄膜形成装置において、一
方の補助真空槽内にグリッド収納部を設け、上記グリッ
ドと蒸発源の間の位置関係を規定する手段と、上記補助
真空槽内において多段に配備されたグリッドを上下に移
動させるための搬送駆動装置及び補助真空槽と真空槽の
間を往復移動させるための搬送駆動装置を有し、上記補
助真空槽内において２つの搬送駆動装置の間でのグリッ
ドの受け渡しを行うことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項６】請求項１記載の薄膜形成装置において、一
方の補助真空槽内にフィラメント収納部を設け、上記フ
ィラメントと蒸発源の間の位置関係を規定する手段と、
上記補助真空槽内において多段に配備されたフィラメン
トを上下に移動させるための搬送駆動装置及び補助真空
槽と真空槽の間を往復移動させるための搬送駆動装置を
有し、上記補助真空槽内において２つの搬送駆動装置の
間でのフィラメントの受け渡しを行うことを特徴とする
薄膜形成装置。