JP4989406B2 - パーティクル付着防止カバー、このパーティクル付着防止カバーを設けた蒸着装置及び蒸着方法 - Google Patents

Description

本発明は、パーティクル付着防止カバー、このパーティクル付着防止カバーを設けた蒸着装置及び蒸着方法に関する。

従来から、レンズ、プリズム等の被蒸着物の表面に反射防止膜などを蒸着する真空蒸着装置が知られている。このような真空蒸着装置では、真空に保たれた真空容器内に被蒸着物が投入され、るつぼの中にターゲットが載置されて、電子銃でターゲットに電子を照射することにより、ターゲットから蒸発した蒸着物質を被蒸着物に蒸着する。

通常、被蒸着物は、真空容器内の上部に配置された基板ドームと呼ばれるドーム状（円錐状）の台板に載せられる。基板ドームには、被蒸着物に対応して孔が設けられている。ターゲットから発生した蒸着物質は、真空容器内で上方へ飛来し、基板ドームの孔を通過して、被蒸着物へ蒸着される。

実開平５−５１９４７号公報 特開平８−２３９７６１号公報

しかしながら、上述のような真空蒸着装置では、真空容器内で上方へ飛んだ蒸着物質が、真空容器内の天井、側壁部分に付着し、堆積するという問題がある。そして、蒸着の際に、堆積した蒸着物質が剥がれてパーティクル（ゴミ）として飛来すると、被蒸着物の蒸着面とは反対側の面に付着し、被蒸着物質の表面を汚染してしまうという問題がある。この場合、被蒸着物は加熱されており、また大気中に取り出すと状態が変化するため、付着したパーティクルを取り除くことは困難である。このため、レンズ、プリズムなどの被蒸着物が所望の特性を発揮できなくなり、歩留まりの低下によって製造コストが上昇するという問題がある。また、付着したパーティクルを除去するために多くの工数が必要となり、製造コストの上昇を招来する。

より詳細には、被蒸着物への均一な蒸着を目的として、基板ドームは回転駆動しており、真空容器内の上部には、基板ドームを回転駆動するための駆動機構が設けられている。また、真空容器内の上部には、被蒸着物を加熱するための加熱ヒータ、蒸着物質の膜厚を測定するための膜厚計などの構造物が設けられている。ターゲットから蒸発した蒸着物質は、これらの構造物に容易に付着してしまい、その堆積量が増えると下方へ落下して、被蒸着物の上面に付着してしまうという問題がある。また、堆積した蒸着物質の除去する際にも、これらの構造物が障害となり、除去のために装置の稼動を長期間停止することは製造コスト上の観点から現実的ではない。

なお、特許文献１には、薄膜形成装置において、スパッタリング物質が所望の場所以外に被着することを回避するため、筒状のシールドを設けた構成が開示されている。また、特許文献２には、スパッタリング装置において、不活性ガスイオンが真空チャンバー内壁に衝突することによるゴミの発生を抑える構成が開示されている。しかしながら、いずれの手法においても、被蒸着物にパーティクルが付着する問題を根本的に解決することは困難である。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、真空蒸着装置内で発生するパーティクルによる被蒸着物の汚染を確実に抑えることが可能な、新規かつ改良されたパーティクル付着防止カバー、このパーティクル付着防止カバーを設けた蒸着装置及び蒸着方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の蒸着装置は、被蒸着物が載置されて真空蒸着装置内に配置される基板ドームに装着されるパーティクル付着防止カバーを用いた蒸着装置であって、前記パーティクル付着防止カバーには、周辺部から下方に向けて延在する裾部と、円形の開口部が設けられ、前記被蒸着物が載置された前記基板ドームの上部を覆うように前記パーティクル付着防止カバーを装着し、前記裾部の下端が前記基板ドームの上面と当接し、かつ前記開口部が前記基板ドームの上面に取り付けられた円柱状の取付用治具の外周に設けられた段差部の上面に前記開口部の周辺部が載置されることによって塞がれることにより、前記基板ドームと前記パーティクル付着防止カバーで、ほぼ密閉された空間を形成することを特徴とする。これにより、真空蒸着装置内で浮遊するパーティクルが、基板ドームの上方、或いは側方を含む開口から被蒸着物に付着することを抑制することができる。また、基板ドームとの間に蒸着物を設置するための空間を確保するスペーサとして機能するとともに、基板ドームに対するパーティクル付着防止カバーの位置を精度よく規定することができる。

また、本発明の蒸着装置は、被蒸着物が載置されて真空蒸着装置内に配置される基板ドームに装着されるパーティクル付着防止カバーを用いた蒸着装置であって、前記パーティクル付着防止カバーには、周辺部から下方に向けて延在する裾部と、円形の開口部が設けられ、前記被蒸着物が載置された前記基板ドームの上部を覆うように前記パーティクル付着防止カバーを装着し、前記裾部の下端が前記基板ドームの上面と当接し、かつ前記開口部が前記基板ドームの上面に取り付けられた円柱状の取付用治具の外周に設けられた段差部に前記開口部の周辺部が当接した状態で、自重により前記基板ドームに装着されることにより、前記基板ドームと前記パーティクル付着防止カバーで、ほぼ密閉された空間を形成することを特徴とする。これにより、真空蒸着装置内で浮遊するパーティクルが、基板ドームの上方、或いは側方を含む開口から被蒸着物に付着することを抑制することができる。また、基板ドームとの間に蒸着物を設置するための空間を確保するスペーサとして機能するとともに、パーティクル付着防止カバーの着脱を容易に行うことができる。

前記パーティクル付着防止カバーは、アルミニウム、又は樹脂材料を素材として構成されていることが好ましい。

本発明の蒸着装置の製造方法は、被蒸着物が載置されて真空蒸着装置内に配置される基板ドームに装着されるパーティクル付着防止カバーを用いた蒸着方法であって、前記パーティクル付着防止カバーには、周辺部から下方に向けて延在する裾部と、円形の開口部が設けられ、前記被蒸着物が載置された前記基板ドームの上部を覆うように前記パーティクル付着防止カバーを装着し、前記裾部の下端が前記基板ドームの上面と当接し、かつ前記開口部が前記基板ドームの上面に取り付けられた円柱状の取付用治具の外周に設けられた段差部の上面に前記開口部の周辺部が載置されることによって塞がれることにより、前記基板ドームと前記パーティクル付着防止カバーで、ほぼ密閉された空間を形成して、前記基板ドーム上の前記被蒸着物に蒸着物質を蒸着することを特徴とする。

本発明の蒸着装置の製造方法は、被蒸着物が載置されて真空蒸着装置内に配置される基板ドームに装着されるパーティクル付着防止カバーを用いた蒸着方法であって、前記パーティクル付着防止カバーには、周辺部から下方に向けて延在する裾部と、円形の開口部が設けられ、前記被蒸着物が載置された前記基板ドームの上部を覆うように前記パーティクル付着防止カバーを装着し、前記裾部の下端が前記基板ドームの上面と当接し、かつ前記開口部が前記基板ドームの上面に取り付けられた円柱状の取付用治具の外周に設けられた段差部に前記開口部の周辺部が当接した状態で、自重により前記基板ドームに装着されることにより、前記基板ドームと前記パーティクル付着防止カバーで、ほぼ密閉された空間を形成して、前記基板ドーム上の前記被蒸着物に蒸着物質を蒸着することを特徴とする。

本発明によれば、真空蒸着装置内で発生するパーティクルによる被蒸着物の汚染を確実に抑えることが可能となる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る真空蒸着装置１００を示す模式図である。真空蒸着装置１００は、真空容器１０２を備えており、真空容器１０２内には被蒸着物２００（例えば光学レンズ素子、プリズムなど、図１において不図示）が載置される基板ドーム１０４が配置されている。真空容器１０２にはポンプ１０６が接続されており、ポンプ１０６で真空容器１０２中のガスを掃気することで、真空容器１０２内が１０^−２Ｐａ〜１０^−３Ｐａ程度の真空状態に保たれている。

真空容器１０２内の下部には、るつぼ１０８と電子銃フィラメント１１０が設けられている。るつぼ１０８内にはターゲット１１２が載置され、ターゲット１１２を加熱することで、ターゲット１１２の材料が蒸発し、上方へ舞い上がる。また、ターゲット１１２の材料を蒸発させるため、電子銃フィラメント１１０から出射させた電子がターゲット１１２に照射される。

被蒸着物２００としての光学レンズ素子、プリズムに蒸着される蒸着物質としては、反射防止膜等として用いられる、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）などの材料を挙げることができ、ターゲット１１２の材料としてこれらが用いられる。

るつぼ１０８の上部には、シャッター１１４が設けられている。シャッター１１４は、ターゲット１１２からの蒸着物質の蒸発量が定常状態になった後に開かれる。これにより、ターゲット１１２から蒸発した蒸着物質は、基板ドーム１０４の下面に向けて送られる。そして、後述する膜厚計１１６で測定された膜厚が所望の値に達すると、シャッター１１４が閉じられ、蒸着が完了する。

基板ドーム１０４はドーム状、または円錐状に構成され、基板ドーム１０４には複数の貫通孔１０４ａが設けられている。貫通孔１０４ａは、被蒸着物２００に対応する形状とされている。被蒸着物２００は、貫通孔１０４ａを塞ぐようにして、基板ドーム１０４の上面に載置される。または、貫通孔１０４ａに装着される治具を用いてもよい。この場合、治具には１または複数の被蒸着物２００が載置され、これらの被蒸着物２００に対応した貫通孔が治具に設けらる。基板ドーム１０４は、鉛直方向の中心軸に対して回転可能に構成され、真空容器１０２内には、基板ドーム１０４を回転させるための駆動力を伝達する機構（不図示）が設けられている。

真空容器１０２の上部には、膜厚計１１６が設けられている。膜厚計１１６は、投光部１１６ａ、受光部１１６ｂ、モニターガラス１１６ｃを備え、投光部１１６ａからモニターガラス１１６ｃへ投光された光は、モニターガラス１１６ｃで反射されて受光部１１６ｂで受光される。モニターガラス１１６ｃには、ターゲット１１２から蒸発した蒸着物質が付着する。膜厚計１１６は、投光部１１６ａから投光した光を受光部１１６ｂで受光し、モニターガラス１１６ｃにおける反射率を測定することで、モニターガラス１１６ｃに蒸着された蒸着物質の膜厚を測定する。

また、真空容器１０２の上部には、真空容器１０２内を加熱して、被蒸着物２００を所望の温度に調整するため、加熱用の熱線１１７が設けられている。

基板ドーム１０４上には、本実施形態にかかるドームカバー１１８が被せられるが、説明の便宜上、図１ではドームカバー１１８の図示を省略している。基板ドーム１０４は、ドームカバー１１８を被せた状態で真空容器１０２内から搬出され、また、真空容器１０２に搬入される。そして、真空容器１０２の外で基板ドーム１０４からドームカバー１１８を取り外すことで、基板ドーム１０４に蒸着前の被蒸着物２００が載置され、また蒸着後の被蒸着物２００が取り出される。

図２は、基板ドーム１０４にドームカバー１１８が被せられた状態を示す模式図であって、基板ドーム１０４及びドームカバー１１８を真空容器１０２内から搬出した状態を示している。また、図３は、ドームカバー１１８を示す斜視図である。

図２に示すように、ドームカバー１１８は、基板ドーム１０４に対応するドーム形状、円錐形状とされ、その周縁には、下方に向かって延在する裾部１１８ａが設けられている。裾部１１８ａの下端は、基板ドーム１０４の上面に当接している。

図３に示すように、ドームカバー１１８の中心には、開口１１８ｂが設けられている。図２に示すように、開口１１８ｂは、基板ドーム１０４に固定されて上方に突出した円柱状の取付用治具１２０に挿入されており、その周辺部は治具１２０の外周に設けられた段差部（段差面１２０ｂ）の上面に当接している。これにより、開口部１１８ｂが塞がれるため、開口部からパーティクルが侵入することを確実に抑止できる。また、治具１２０の外径と開口１１８ｂの内径が嵌合するように構成してもよい。このように、取付用治具１２０は、ドームカバー１１８の開口１１８ｂを塞ぐとともに、ドームカバー１１８が被蒸着物に接触することを防止するスペーサーとしての機能を有している。

図４は、基板ドーム１０４にドームカバー１１８が装着された状態を示す断面図であって、基板ドーム１０４の回転中心軸に沿った断面を示している。図４に示すように、基板ドーム１０４の中心には、基板ドーム１０４と一体の治具取付部１０４ｂに対して、治具１２０がネジ１２２によって取り付けられている。

図４に示すように、治具１２０の下端には、基板ドーム１０４との当接部１２０ａが設けられている。当接部１２０ａは基板ドーム１０４の上面に対応した円錐面とされており、治具取付部１０４ｂに治具１２０を取り付けた状態では、当接部１２０ａが基板ドーム１０４の上面に当接する。

また、治具１２０の外周には段差面１２０ｂが設けられている。治具１２０の外周にドームカバー１１８の開口１１８ｂを挿入して、ドームカバー１１８を基板ドーム１０４上に載置すると、開口１１８ｂの周辺部が段差面１２０ｂに当接するとともに、周縁の裾部１１８ａの先端が基板ドーム１０４の上面に当接する。ここで、治具１２０の当接面１２０ａから段差面１２０ｂまでの高さと、ドームカバー１１８の裾部１１８ａの高さを略同一とすることで、図４に示すように、基板ドーム１０４とドームカバー１１８の間の空間の高さ方向のスペースを略均一にすることができる。なお、図４に示すように、ドームカバー１１８の裾部１１８ａ以外の部分は円錐面で構成されており、加工を容易に行うことができる。

これにより、基板ドーム１０４とドームカバー１１８の間には、ほぼ密閉された空間が形成され、被蒸着物２００の上面はドームカバー１１８によって覆われた状態となる。

従って、真空容器１０２の天井部分、側壁部分に付着した蒸着物質が離脱して、下方へ落下した場合であっても、落下したパーティクルはドームカバー１１８の上面に付着するので、被蒸着物２００にパーティクルが付着してしまうことを確実に抑えることができる。

また、裾部１１８ａの先端が基板ドーム１０４の上面に当接し、開口１１８ｂの周辺部が段差面１２０ｂに当接することによって、基板ドーム１０４の上面とドームカバー１１８の下面との間に所定の間隔を確保することができる。従って、被蒸着物２００の形状に応じて、被蒸着物２００とドームカバー１１８との間に必要なスペースを確保することができる。

また、ドームカバー１１８の裾部１１８ａが基板ドーム１０４の側部を完全に覆っているため、真空容器１０２内の気流によって、横方向から基板ドーム１０４上に向かって回り込むパーティクルを確実に遮断することができる。従って、横方向から飛来したパーティクルが基板ドーム１０４上の被蒸着物２００に付着することを確実に抑止できる。

また、基板ドーム１０４の中心部では、ドームカバー１１８の開口１１８ｂの周辺部が治具１２０の段差面１２０ｂ上に当接しており、治具１２０の当接部１２０ａが基板ドーム１０４の上面に当接しているため、飛来したパーティクルが中心部から基板ドーム１０４上の被蒸着物２００に付着してしまうことを確実に抑止できる。

更に、ドームカバー１１８は、基板ドーム１０４の真空容器１０２への搬入時及び搬出時にも基板ドーム１０４上に被せられているため、真空容器１０２内のパーティクルによる汚染のみならず、搬入、搬出時における汚染も確実に抑えることが可能である。

ここで、実際の製造現場において、ドームカバー１１８を使用した場合における製品の不良率と、ドームカバー１１８を使用しなかった場合の不良率を比較すると、ドームカバー１１８を使用した場合は、パーティクル付着による不良率をほぼ０％に低減することが可能であった。特に、真空蒸着装置１００内でのパーティクル付着による不良率は、ほぼ０に低減することができた。

本実施形態において、ドームカバー１１８は、その自重により基板ドーム１０４上に載置されている。従って、基板ドーム１０４及びドームカバー１１８を真空容器１０２内から搬出した際に、基板ドーム１０４上からドームカバー１１８を容易かつ瞬時に取り外すことができる。従って、基板ドーム１０４上に被蒸着物を載置する際、または基板ドーム１０４上から被蒸着物を取り出す際の、ドームカバー１１８の取り付け、取り外しに要する作業時間は極めて短時間であり、このドームカバー１１８を用いても工程時間は僅かに延長するだけで良い。なお、ドームカバー１１８の上面に一対の把手を設けておくと、着脱の際の作業性をより高めることができる。

基板ドーム１０４は、例えば厚さ３ｍｍ〜５ｍｍ程度のアルミニウム、鉄、ステンレスなどの金属から構成される。また、ドームカバー１１８は、例えば厚さ１ｍｍ程度のアルミニウムなどの金属、またはプラスチックなどの樹脂材料から構成される。ドームカバー１１８の材質は、真空中でガスを発生しないものであれば、蒸着の際の真空容器１０２内の温度に応じて適宜選ぶことができる。被蒸着物がガラスの場合、真空容器１０２内は２００℃〜４００℃以上まで加熱されるため、この場合は、金属製のドームカバー１１８を用いることが望ましい。一方、被蒸着物がプラスチックなどの樹脂材料の場合、真空容器１０２内は６０℃程度の温度であるため、この場合は、樹脂材料のドームカバー１１８を用いることができる。

以上説明したように本実施形態によれば、被蒸着物が載置される基板ドーム１０４上にドームカバー１１８を被せて、被蒸着物の上部を覆うようにしたため、真空蒸着装置１００内に浮遊するパーティクルが被蒸着物に付着することを確実に抑えることができる。従って、被蒸着物の特性がパーティクルによって劣化してしまうことを確実に抑えることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の一実施形態に係る真空蒸着装置を示す模式図である。 基板ドームにドームカバーが被せられた状態を示す模式図である。 ドームカバーを示す斜視図である。 基板ドームにドームカバーが装着された状態を示す断面図である。

符号の説明

１００ 真空蒸着装置
１０４ 基板ドーム
１１８ ドームカバー
１１８ａ 裾部
１１８ｂ 開口
１２０ 取付用治具
２００ 被蒸着物

Claims (5)

1. 被蒸着物が載置されて真空蒸着装置内に配置される基板ドームに装着されるパーティクル付着防止カバーを用いた蒸着装置であって、
   前記パーティクル付着防止カバーには、周辺部から下方に向けて延在する裾部と、円形の開口部が設けられ、
   前記被蒸着物が載置された前記基板ドームの上部を覆うように前記パーティクル付着防止カバーを装着し、
   前記裾部の下端が前記基板ドームの上面と当接し、かつ前記開口部が前記基板ドームの上面に取り付けられた円柱状の取付用治具の外周に設けられた段差部の上面に前記開口部の周辺部が載置されることによって塞がれることにより、
   前記基板ドームと前記パーティクル付着防止カバーで、ほぼ密閉された空間を形成することを特徴とする蒸着装置。
2. 被蒸着物が載置されて真空蒸着装置内に配置される基板ドームに装着されるパーティクル付着防止カバーを用いた蒸着装置であって、
   前記パーティクル付着防止カバーには、周辺部から下方に向けて延在する裾部と、円形の開口部が設けられ、
   前記被蒸着物が載置された前記基板ドームの上部を覆うように前記パーティクル付着防止カバーを装着し、
   前記裾部の下端が前記基板ドームの上面と当接し、かつ前記開口部が前記基板ドームの上面に取り付けられた円柱状の取付用治具の外周に設けられた段差部に前記開口部の周辺部が当接した状態で、自重により前記基板ドームに装着されることにより、
   前記基板ドームと前記パーティクル付着防止カバーで、ほぼ密閉された空間を形成することを特徴とする蒸着装置。
3. 前記パーティクル付着防止カバーは、アルミニウム、又は樹脂材料を素材として構成されたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の蒸着装置。
4. 被蒸着物が載置されて真空蒸着装置内に配置される基板ドームに装着されるパーティクル付着防止カバーを用いた蒸着方法であって、
   前記パーティクル付着防止カバーには、周辺部から下方に向けて延在する裾部と、円形の開口部が設けられ、
   前記被蒸着物が載置された前記基板ドームの上部を覆うように前記パーティクル付着防止カバーを装着し、
   前記裾部の下端が前記基板ドームの上面と当接し、かつ前記開口部が前記基板ドームの上面に取り付けられた円柱状の取付用治具の外周に設けられた段差部の上面に前記開口部の周辺部が載置されることによって塞がれることにより、
   前記基板ドームと前記パーティクル付着防止カバーで、ほぼ密閉された空間を形成して、
   前記基板ドーム上の前記被蒸着物に蒸着物質を蒸着することを特徴とする蒸着方法。
5. 被蒸着物が載置されて真空蒸着装置内に配置される基板ドームに装着されるパーティクル付着防止カバーを用いた蒸着方法であって、
   前記パーティクル付着防止カバーには、周辺部から下方に向けて延在する裾部と、円形の開口部が設けられ、
   前記被蒸着物が載置された前記基板ドームの上部を覆うように前記パーティクル付着防止カバーを装着し、
   前記裾部の下端が前記基板ドームの上面と当接し、かつ前記開口部が前記基板ドームの上面に取り付けられた円柱状の取付用治具の外周に設けられた段差部に前記開口部の周辺部が当接した状態で、自重により前記基板ドームに装着されることにより、
   前記基板ドームと前記パーティクル付着防止カバーで、ほぼ密閉された空間を形成して、
   前記基板ドーム上の前記被蒸着物に蒸着物質を蒸着することを特徴とする蒸着方法。

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