JPH0689442B2 - 真空蒸着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光学膜の蒸着に用いられる電子ビーム蒸着法
等による真空蒸着装置に関し、特にその回転式基板ホル
ダの改良に関する。

（従来の技術） 従来、光学膜の蒸着、特にカメラや眼鏡等のレンズの表
裏両面に反射防止膜を形成するために電子ビーム蒸着法
による真空蒸着装置が用いられている。この従来の真空
蒸着装置においては、第９図に示すように、真空室ａ内
に基台ｃが設けられ、該基台ｃの外周面に回動自在に設
けられた複数個のガイドローラｄ上に回転支持体ｅが鉛
直軸回りに公転自在に支持されている。該回転支持体ｅ
には、その半径方向に自転軸ｈを有する複数個の平板状
基板ホルダｇが回転支持体ｅの公転に連動して自転する
ように支持されている。上記基台ｃの下方には、電子銃
ｊと蒸着用ルツボｋとが設けられており、ルツボｋ内に
蒸着源ｌが収容されている。上記回転支持体ｅは、外周
にリングギヤｆが形成されており、該リングギヤｆに噛
合するアイドルギヤｍおよび該アイドルギヤｍに噛合す
るピニオンｎを介して駆動モータｏにより公転させられ
る。上記基板ホルダｇは、複数個の支持穴ｉを有してお
り、該支持穴ｉ内に基板ｐが嵌め込まれている。基板ｐ
は、表裏両面に成膜されるレンズ等の円板である。な
お、真空室ａは、吸引ダクトｂを介して真空ポンプｑに
接続され、該真空ポンプｑにより真空室ａ内が真空状態
にされる。ｒはリークバルブ、ｓは真空バルブである。

上記の真空蒸着装置により基板ｐの両面に成膜する場合
には、片面づつ２回に分けて成膜することが行われてい
た。すなわち、電子銃ｊからの電子群ｔは、マグネット
（図示省略）の作用により蒸着源ｌに集中し、蒸着源ｌ
を加熱して蒸着物質ｕを蒸発させる。蒸着物質ｕは、上
昇して、基板ホルダｇの下面に露出している基板ｐの成
膜面に薄膜を形成する。次に、駆動モータｏにより回転
支持体ｅを公転させると、この公転に連動して基板ホル
ダｇが自転する。基板ホルダｇが角度180°だけ自転し
て裏返ったとき、駆動モータｏを停止する。これによ
り、基板ｐの他の成膜面が基板ホルダｇの下面に露出す
るので、前記と同様の操作により他の成膜面に薄膜を形
成していた。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記従来の真空蒸着装置では、水平状態に保
持された基板ｐの未成膜面へのホコリの付着を防ぐた
め、基板ｐの一面の成膜を終えると、一度真空室を大気
状態に戻し、その中の基板ホルダｇを取出して点検清掃
したのち、再度上記基板ホルダを装着して真空排気した
状態で他の面の成膜を行うという手順が定着していた。
これは、蒸着中に上を向いている基板の未処理面に真空
室の天井部分等に付着していた膜物質などが落ちてきて
ホコリが付くと考えられていたことに依る。

このため、従来では、真空排気→蒸着→大気導入の一連
の作業が基板の各成膜面毎に一回ずつ行われることにな
り、基板の両面の真空蒸着処理が煩雑であり、しかも中
途で点検清掃作業を要し手間・手数がかかるという問題
があった。

ところが、本考案者は、上記真空蒸着処理の各工程毎に
成膜面へのホコリの付着の具合を実際に調べてみたとこ
ろ、成膜面へホコリが付くのは、真空室の真空排気中及
び大気導入中であって、蒸着中は、よほど真空室内の清
掃を怠って天井部分等の付着物質が落下寸前になるまで
放置していた場合や真空室に振動などの外力が加わった
時以外にはほとんど見られないことを発見した。このこ
とを考察するに、真空室の付着物質が剥れて舞い落ちる
のは、真空室の温度が上昇変化したり（真空排気中は通
常加熱を伴うため）、下降変化したり（大気導入中は冷
されるため）することにより、付着物質とそれが付着し
ている相手との熱膨張率の差によって剥れようとする原
因が生じ、それに加えて、排気又は大気導入という空気
の流れの力によって剥されてホコリになるものと考えら
れる。一方、蒸着中は、真空室の温度は通常一定に保た
れ変化しないとともに、高真空であるので空気の流れに
引き剥す力はないことから、ホコリが生じないものと考
えられる。

本発明は、かかる発見に着目してなされたものであり、
蒸着中は基板を水平状態に保持し、真空排気中及び大気
導入中は基板を鉛直状態に保持することにより、基板へ
のホコリの付着を防止しながら、真空排気→蒸着→大気
導入という一連の作業でもって基板の両面の成膜を可能
とし、よって膜質の向上と処理効率の向上との両立を図
ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明の上記課題を解決するための手段は、真空ポンプ
により真空状態にされる真空室と、該真空室内に設置さ
れた基台と、上記真空室内の上記基台の下方に設けら
れ、蒸着物質を蒸発させる蒸着源と、上記基台上に鉛直
軸回りに公転自在に支持された回転支持体と、各々上記
回転支持体の半径方向に延びる自転軸を有して該回転支
持体に該自転軸回りに自転自在に支持され、各々薄膜を
形成すべき成膜面を表裏に有する基板を該表裏の成膜面
を真空室内に露呈せしめた状態で保持する複数の基板ホ
ルダと、上記回転支持体を公転せしめる駆動手段と、該
駆動手段による回転支持体の公転に連動して該回転支持
体の１公転に対して上記各基板ホルダを上記基板の成膜
面が略鉛直方向となる鉛直保持位置と上記基板の成膜面
が略水平方向となる水平保持位置とに90°毎回動せしめ
る自転手段と、上記真空室を大気状態から真空に排気す
るときには上記基板ホルダを上記鉛直保持位置に回動保
持し、上記真空状態の真空室内において上記基板の一方
の成膜面に薄膜を形成するときには上記基板ホルダを上
記鉛直保持位置から90°回動せしめて水平保持位置に保
持するとともに上記基板の他方の成膜面に薄膜を形成す
るときには上記水平保持位置から180°回動せしめて再
び水平保持位置に保持し、上記真空室を真空状態から大
気を導入して大気に戻すときには上記基板ホルダを上記
水平保持位置から鉛直保持位置に回動せしめて保持する
ように上記駆動手段を制御する制御手段とを備えたもの
とする。

（作用） これにより、本発明では、先ず、基板ホルダを鉛直保持
位置に回動せしめて基板の両成膜面を略鉛直方向に保持
した状態で、真空室を大気状態から真空に排気する。真
空室が真空状態になると、上記基板ホルダを上記鉛直保
持位置から90°回動せしめて水平保持位置にすることで
基板の一方の成膜面を下向きにかつ略水平方向に保持す
る。そして、この基板の一方の成膜面の成膜を従来と同
様に行う。その後、上記基板ホルダを上記水平保持位置
から180°回動せしめて再び水平保持位置にすることで
基板の他方の成膜面を下向きにかつ略水平方向に保持
し、その状態で他方の成膜面の成膜を行う。しかる後、
上記基板ホルダを上記水平保持位置から鉛直保持位置に
して基板の両成膜面を略鉛直方向にした状態で、上記真
空室を真空状態から大気の導入により大気に戻す。その
後、成膜処理済みの基板を保持した基板ホルダを取り出
し、新たな基板を保持した基板ホルダと交換する。

したがって、基板の蒸着中は、基板の成膜面が水平状態
であっても、上述の如くホコリの発生がないので成膜面
へのホコリの付着がなく、しかも成膜面の水平状態によ
って各成膜面の成膜を効率良く行うことができる。一
方、真空排気中及び大気導入中は、上述の如くホコリの
発生があっても、基板の両成膜面が鉛直状態であるので
各成膜面にホコリが付着することがない。そして、真空
排気→蒸着→大気導入の一連の作業で基板の両面の成膜
を、ホコリの付着なしに行うことができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第８図に基づい
て説明する。

第１図、第２図および第３図において、１は本実施例に
係る電子ビーム蒸着法による真空蒸着装置である。この
真空蒸着装置１は、真空室２内に基台３が設けられ、該
基台３上に回転支持体４が鉛直軸回りに公転自在に支持
され、該回転支持体４に複数個の基板ホルダ５が自転自
在に支持され、該各基板ホルダ５の自転軸14b端部に係
合手段６が接続されるとともに、真空室２（または基台
３）に連動係脱手段７が設けられたものである。なお、
図示を省略したが、従来の真空蒸着装置と同様に、基台
３の下方には電子銃と蒸着源を収容した蒸着用ルツボと
が設けられている。また、真空室２は吸引ダクトを介し
て真空ポンプに接続され、真空ポンプにより真空室２内
が真空状態にされる。

上記基台３は、コの字形の断面形状を有する環状体で、
外周面に支持ローラ3aが、上面にガイドローラ3bがそれ
ぞれ回転自在に複数個設けられ、かつ複数個のブラケッ
ト3cを介して真空室２の内周面に固定されている。回転
支持体４は、ギヤ部材８上に複数個の防振ゴム９を介し
て支持部材10が支持されてなる。ギヤ部材８は、Ｔ字形
の断面形状を有する環状体で、外周面にリングギヤ8aが
形成されており、ガイドローラ3bにより中心線Ｘ−Ｘの
回りに公転自在に支持ローラ3a上に支持され、かつ第３
図に示すように、上記リングギヤ8aに噛合するアイドル
ギヤ11および該アイドルギヤ11に噛合するピニオン12を
介して駆動手段としての駆動モータ13により公転させら
れる。支持部材10は、環状の下部支持体10a上方に複数
個の縦ステー10bを介して環状の中間軸受体10cが支持さ
れるとともに、中間軸受体10c上方に複数個の放射状の
傾斜ステー10dを介して環状の上部軸受体10eが支持され
て構成されている。上部軸受体10eは、基板ホルダ５の
下面がルツボに対面するように、中間軸受体10cよりも
小径に形成されている。基板ホルダ５は、扇形の板状体
で、ホルダ本体14の片面に押え板15が着脱自在に設けら
れてなる（第４図参照）。ホルダ本体14は、平板部14a
の両端部に自転軸14bが回転支持体４の半径方向に形成
されてなり、自転軸14bを介して上部軸受体10eと中間軸
受体10cとの間に自転自在に、かつ着脱自在に支持され
ている。平板部14aには拡径部14cを有する支持穴14dが
複数個設けられ、拡径部14c内に基板16が嵌め込まれて
いる。押え板15にも上記支持穴14dに対応して支持穴15a
が設けられ、支持穴14dとの間に基板16を挟持してい
る。基板16は、表裏両面に成膜される円板で、例えば反
射防止膜が成膜されるレンズ等である。ここまでの構成
には従来のものと異なるところはなく、本発明の特徴
は、以下に述べる自転手段を構成する係合手段６および
連動係脱手段７を設けることにより、回転支持体４の公
転に連動して基板ホルダ５を角度90°づつ自転させて保
持することを可能にし、かつ基板ホルダ５の姿勢を各工
程に応じて制御した点にある。

係合手段６は、第５図、第６図および第７図に示すよう
に、係合部17と保持部18とからなっている。係合部17
は、中間軸受体10c下面に軸受箱19がボルト19aにより固
設され、軸受箱19を貫通する回転軸20が２個のベアリン
グ19bを介して軸受箱19に回転自在に支持され、回転軸2
0の先端部に係合アーム21がナット21aにより固設される
とともに、後端部に接続板20aが固着されて構成されて
いる。係合アーム21は、ボス部21bの外周に等間隔でも
って４個のアーム部21cが十字形（90°間隔）に形成さ
れてなる。接続板20aは、後面に形成された係止みぞ20b
に基板ホルダ本体14の平板部14a端縁が嵌め込まれると
ともに、中央部に設けられた中心穴20c内に自転軸14bが
挿入されることにより、基板ホルダ５に接続されてい
る。保持部18は、回転軸20の中間部に板カム22が形成さ
れ、軸受箱19の左右両側にブラケット23を介して２個の
ガイドシリンダ24が固設され、各ガイドシリンダ24内に
カムフォロア25が設けられて構成されている。板カム22
は、外周に凹部22aと凸部22bとが90°間隔で４個づつ交
互に形成されてなる。ガイドシリンダ24は、シリンダ本
体24aの後端面に抜止め板24bが固設されてなる。シリン
ダ本体24aには、ガイド穴24cとこれよりも大径の中空穴
24dとが設けられている。カムフォロア25は、軸部25aの
先端部に形成された二また部25b内にローラ25cがピン25
dにより回動自在に支持され、軸部25aがガイド穴24c内
に摺動自在に挿通されるとともに、中空穴24d内に挿入
された圧縮ばね26によりローラ25cが板カム22の外周に
当接するように付勢されて構成されている。なお、軸部
25aは、後端部に形成された係止みぞ25eに抜止め板24b
が係合することにより、ガイド穴24cから抜け出ないよ
うに保持されている。よって、係合アーム21の１つのア
ーム部21cが後述の駆動バー20先端のローラ29cに係合当
接して回転支持体４と共に公転すると、カムフォロア25
のローラ25cが板カム22の凸部22bを圧縮ばね26の付勢力
に抗して乗り越えたのち該板カム22の次の凹部22aに至
り、該凹部22aにて圧縮ばね26の付勢力によって安定的
に押圧保持されることで、回転支持体４の１公転毎に係
合アーム21が90°毎回動し、その結果、基板ホルダー５
を基板16の成膜面が略鉛直方向となる鉛直保持位置と基
板16の成膜面が略水平方向となる水平保持位置とに90°
毎に回動せしめるように構成されている。

連動係脱手段７は、第８図に示すように、真空室２の外
周面に固着された筒状のブラケット2aのフランジ部2bに
支持台27のフランジ部27aがボルト27bにより固設され、
支持台27の後端面に駆動シリンダ28が固設され、駆動シ
リンダ28に駆動バー29が進退可能に支持され、フランジ
部27aにガイドシリンダ30が固設されて構成されてい
る。前記両フランジ部2b,27aの間は、シール部材27cに
より気密が保たれている。駆動シリンダ28は、内部にソ
レノイドを備えている（図示省略）。駆動バー29は、筒
部29aに棒部29bが接続され、棒部29bの先端部にローラ2
9cが回動自在に設けられ、筒部29aが駆動シリンダ28内
に摺動自在に挿入されてなり、前述のソレノイドにより
進退させられる。また、棒部29bはフランジ部27aおよび
ガイドシリンダ30内を貫通し、ローラ29cが係合アーム2
1のうちの１つのアーム部21c側面に係合するように進出
する。ガイドシリンダ30は、先端部に設けられた軸受30
aにより前記棒部29bを摺動自在に支持するとともに、側
面に設けられた連通穴30bによりガイドシリンダ30内を
真空室２内に連通させることにより後述するベローズ31
の伸縮を容易にしている。ベローズ31は、前記棒部29b
の中間部に固着された座金29dと、フランジ部27aに当接
する座金31aとの間に伸縮自在に設けられ、外気が棒部2
9bに沿って真空室２内に流入するのを防止している。な
お、座金31aとフランジ部27aとの間は、シール部材31b
により気密が保たれている。

次に、制御手段の制御に基づく本実施例の作用について
説明する。

基板16に成膜するには、予め、基板16を基板ホルダ５の
拡径部14c内に収容し、各基板ホルダ５を回転支持体４
に鉛直状態に取り付けた後、真空室２内を排気して真空
状態にする。このとき、基板16の成膜面は鉛直状態に保
持されているので、真空排気に伴う温度上昇及び空気の
流れによって真空室２内の付着物質が剥れてホコリが落
下しても、成膜面にホコリが付着することは防止され
る。

次に、基板16の成膜面を基台３下方の蒸着用ルツボに対
面させるため、すべての基板ホルダ５を水平状態にす
る。それには、駆動シリンダ28内のソレノイドにより駆
動バー29を前進させてローラ29cを係合アーム21に係合
しうる状態にするとともに、駆動モータ13を運転してギ
ヤ部材８を介して回転支持体４を公転させる。この公転
により、ローラ29cは最初に対峙する係合アーム部21の
１個のアーム部21c側面に係合当接し、ローラ25cが板カ
ム22の凹部22aから凸部22bを乗り越えて次の凹部22aに
至るよう係合アーム21を角度90°だけ回動させた後、前
記アーム部21cとの係合が離脱する。この係合アーム21
の90°回動は、回転軸20を介して基板ホルダ５を角度90
°だけ自転させて水平状態にする。このとき、カムフォ
ロア25のローラ25cが、左右から板カム22の凹部22aに押
圧されて板カム22を安定的に保持するので、基板ホルダ
５の水平状態を確実に保持する。最初の係合アーム21か
ら離脱したローラ29cは、同様に次に対峙する係合アー
ム21に係合し、次の基板ホルダ５を角度90°だけ自転さ
せて水平状態にする。カムフォロア25は板カム22を介し
て基板ホルダ５を水平状態に保持する。このようにし
て、各基板ホルダ５は回転支持体４の公転に連動して順
次角度90°づつ自転させられ、回転支持体４が１回転公
転したときは、すべての基板ホルダ５が水平状態に保持
される。そこで、駆動バー29を後退させて係合アーム21
と係合しないようにしておき、基板ホルダ５の下面に露
出している基板16の成膜面に成膜する。片面の成膜が終
わると、上記と同様の操作により、回転支持体４を２回
転公転させ、すべての基板ホルダ５を角度180°づつ自
転させて再び水平状態に保持し、基板16の他の成膜面に
成膜する。この際、基板16が水平状態であっても、蒸着
中は温度が一定でかつ高真空のため気流の流れがないの
でホコリの発生がなく、基板16にホコリが付着すること
はない。そして、基板16の成膜面の下向き水平状態によ
り、該成膜面の成膜を効率良く行うことができる。

両面の成膜が終わると、回転支持体４を１回転公転さ
せ、すべての基板ホルダ５を角度90°づつ自転させて鉛
直状態に保持した後、真空室２内に大気を導入して真空
室２を大気に戻すとともに基板16を基板ホルダ５ごと真
空室２外に取り出す。このとき、基板16の成膜面は鉛直
状態に保持されているので、大気導入に伴う温度降下及
び空気の流れによって真空室２内の付着物質が剥れてホ
コリが落下しても、成膜面にホコリが付着することは防
止される。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、真空排気→蒸着→大気
導入の一連の作業でもって基板の両面の成膜を行うこと
ができるとともに、基板の蒸着中は、基板の成膜面が水
平状態であっても、ホコリの発生がないので成膜面への
ホコリの付着がなく、かつ成膜面の水平状態によって各
成膜面の成膜を効率良く行うことができる一方、真空排
気中及び大気導入中は、ホコリの発生があっても、基板
の両成膜面が鉛直状態であるので各成膜面にホコリが付
着することがないものとした。よって、ホコリの付着防
止による成膜の膜質の向上と１タクトでの両面の成膜に
よる処理効率の向上との両立を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の実施例を示し、第１図は成膜
装置の回転式基板ホルダを一部切欠いて示す正面図、第
２図は同平面図、第３図は第１図のIII−III線における
断面図、第４図は第２図のIV−IV線における断面図、第
５図は自転手段の正面図、第６図は第５図の側面を一部
切欠いて示す図、第７図は第６図の平面を一部切欠いて
示す図、第８図は駆動手段の中央縦断面図である。第９
図は成膜装置の従来例を一部切欠いて示す正面図であ
る。 １…成膜設備、２…真空室、３…基台、４…回転支持
体、５…基板ホルダ、６…係合手段、７…連動係脱手
段、14b…自転軸、16…基板、17…係合部、18…保持
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空ポンプにより真空状態にされる真空室
   と、 該真空室内に設置された基台と、 上記真空室内の上記基台の下方に設けられ、蒸着物質を
   蒸発させる蒸着源と、 上記基台上に鉛直軸回りに公転自在に支持された回転支
   持体と、 各々上記回転支持体の半径方向に延びる自転軸を有して
   該回転支持体に該自転軸回りに自転自在に支持され、各
   々薄膜を形成すべき成膜面を表裏に有する基板を該表裏
   の成膜面を真空室内に露呈せしめた状態で保持する複数
   の基板ホルダと、 上記回転支持体を公転せしめる駆動手段と、 該駆動手段による回転支持体の公転に連動して該回転支
   持体の１公転に対して上記各基板ホルダを上記基板の成
   膜面が略鉛直方向となる鉛直保持位置と上記基板の成膜
   面が略水平方向となる水平保持位置とに90°毎回動せし
   める自転手段と、 上記真空室を大気状態から真空に排気するときには上記
   基板ホルダを上記鉛直保持位置に回動保持し、上記真空
   状態の真空室内において上記基板の一方の成膜面に薄膜
   を形成するときには上記基板ホルダを上記鉛直保持位置
   から90°回動せしめて水平保持位置に保持するとともに
   上記基板の他方の成膜面に薄膜を形成するときには上記
   水平保持位置から180°回動せしめて再び水平保持位置
   に保持し、上記真空室を真空状態から大気を導入して大
   気に戻すときには上記基板ホルダを上記水平保持位置か
   ら鉛直保持位置に回動せしめて保持するように上記駆動
   手段を制御する制御手段と を備えたことを特徴とする真空蒸着装置。