JP4152730B2

JP4152730B2 - Vacuum deposition system

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Publication number: JP4152730B2
Application number: JP2002345659A
Authority: JP
Inventors: 基岡田
Original assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: JP2004176150A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報通信ネットワークにおいては、通信媒体として光を利用する光多重通信が多く用いられている。この光多重通信で用いられる光多重通信機器には、信号が多重化された光を所定の波長間隔で異なる波長帯域に分割するための、基材に所定の積層膜が形成された分光フィルタが用いられている。この分光フィルタは、通常、光学用ガラス板等の基材の表面に五酸化タンタルおよび二酸化珪素の二種類の材料を交互に積層してなる積層膜を形成することによって製造される。
【０００３】
ところで、情報通信ネットワークに要求される伝送容量は、予想を遙かに上回るペースで増加している。このため、現在では、薄膜を数百層に積層してなる多重薄膜層を基材上に形成することにより波長帯域をナローバンド化し、信号の多重化度を高めることにより、それらの要求に対応している。
【０００４】
なお、基材上に多重薄膜層を形成する装置には様々な種類があるが、成膜スピードが比較的早く、さらに基材の面内において膜厚が比較的均一でかつ膜応力が小さな多重薄膜層が得られる、イオンアシスト蒸着装置が好適に用いられている。
【０００５】
以下、ここでは、イオンアシスト蒸着装置を用いる光多重通信機器用のナローバンド用分光フィルタの従来の製造方法について概説する。
【０００６】
イオンアシスト蒸着装置に配設される真空チャンバ内には、五酸化タンタルおよび二酸化珪素の二種類の蒸発源が配置されている。そして、これらの蒸発源に電子銃から発射される電子ビームを所定の周期で走査させながら照射する。これにより、それぞれの蒸発源における電子ビームの照射領域が加熱され、その照射領域からは蒸発材料が蒸発する。このとき、二種類の蒸発材料を真空チャンバ内に交互に拡散させるようにする。一方、真空チャンバ内には、基材ホルダに基材が装着されている。この基材は、被成膜面を蒸発源の方向に向けるように基材ホルダに装着されている。従って、基材の表面には、蒸発源から拡散される蒸発材料が交互に蒸着することになる。ここで、基材ホルダは、基材の全面へ蒸発材料を均一に蒸着させるべく、毎分数百回程度の高速かつ一定の回転数で回転駆動される。また、このとき、基材に向けて、イオンガンから発射されるイオンビームを所定の条件で照射する。基材に向けてイオンビームが照射されることにより、基材上には、緻密性が高くかつ所定の屈折率を有する多重薄膜層が形成される。そして、多重薄膜層が形成された基材から分光フィルタを得るため、基材を所定の形状の複数の断片が得られるように切断する。以上の製造方法により、ナローバンド用の分光フィルタは製造される。なお、蒸発源が配置され、基材ホルダに基材が装着される真空チャンバ内の空間は、蒸発源から蒸発した蒸発材料が拡散し基材上に蒸着するように、真空ポンプ等の排気手段によって所定の気圧とされる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の如く基材ホルダを高速回転させてナローバンド用分光フィルタ製造した場合には、ナローバンド用分光フィルタの分光特性が製造バッチ毎に微妙に異なるという不具合が発生する場合がある。この不具合は、成膜中において回転する基材ホルダに異常な回転振れ（以下、振動）が発生し、この振動の状態が製造バッチ毎に異なるために発生する。従って、ナローバンド用分光フィルタを製造する際には、基材ホルダに異常な振動が発生しないようにするか、基材ホルダの振動の状態が製造バッチ毎に異なることが無いようにすることが望ましい。そのため、例えばイオンアシスト蒸着装置には、基材ホルダの振動を直接または間接的に測定するための振動測定手段を設ける必要がある。
【０００８】
しかしながら、成膜中における真空チャンバ内は高度の真空状態となり、また高温状態となる。そのため、例えば振動測定装置を真空チャンバ内に配設して、基材ホルダの振動を直接測定する振動測定手段では、振動測定装置が誤作動する危険性がある。また、基材ホルダの振動を精度良く測定することは困難である。
【０００９】
なお、成膜中における基材ホルダ等の回転体の振動を直接検出するための振動検出装置としては、回転体を回転させる可動側部材に接触子を設け、この接触子を、前記可動側部材を支持する支持基枠に配設された検出器の遊嵌孔に遊嵌させ、接触子が遊嵌孔の内周に接触したことにより可動側部材の振動を検出する振動検出装置がある（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この場合には可動側部材と支持基枠との間に亘って振動検出装置を構成する必要があるため、その構造は複雑である。
【００１０】
【特許文献１】
実開平１−１３１１２７号公報（第６１−６２頁、第１−３図）
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、基材上に成膜する際の基材ホルダの振動を間接的に、簡便にかつ精度良く安定して測定することが可能な振動測定手段を備える真空成膜装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る真空成膜装置は、真空雰囲気を保持するための真空チャンバと、該真空チャンバ内で基材が装着される基材ホルダと、該基材ホルダを回転させる回転駆動手段とを備える真空成膜装置において、前記真空チャンバを介して前記基材ホルダの振動を測定するための振動測定手段を備えており、前記振動測定手段の振動検出部材は前記真空チャンバに設けられている。
【００１２】
このような構成とすることにより、基材上に成膜する際に、基材ホルダの振動を真空チャンバの振動を介して間接的に測定することができる。その結果、基材ホルダの振動が異常レベルに達した場合にその異常を知らせることや、基材ホルダの振動を低減させるための措置を自動で行わせることが可能になる。また、基材ホルダの振動の製造バッチ毎の再現性を確認することも可能になる。また、このような構成とすることにより、基材上に成膜する際に、基材ホルダの振動を真空チャンバの振動として間接的に測定することができる。その結果、基材ホルダの振動を精度良くかつ再現性良く測定することが可能になる。
【００１３】
この場合、前記振動測定手段の振動検出部材は前記基材ホルダを備える基材支持体と対向する位置に配設されている。
【００１４】
このような構成とすることにより、基材上に成膜する際に、基材ホルダの振動を間接的に効率良く測定することができる。その結果、基材ホルダの振動を精度良くかつ再現性良く測定することが可能になる。
【００１７】
上記の場合、前記振動測定手段の振動検出部材の振動検出方向は、前記基材ホルダの振動の変位方向と同一方向である。
【００１８】
このような構成とすることにより、基材上に成膜する際に、基材ホルダの振動を間接的にさらに効率良く測定することができる。その結果、基材ホルダの振動をさらに精度良くかつ再現性良く測定することが可能になる。
【００１９】
上記の場合、前記振動測定手段の振動検出部材の振動検出方向は、前記基材ホルダの回転中心方向に向いている。
【００２０】
このような構成とすることにより、基材上に成膜する際に、基材ホルダの振動を間接的により一層効率良く測定することができる。その結果、基材ホルダの振動をより一層精度良くかつ再現性良く測定することが可能になる。
【００２１】
上記の場合、前記振動測定手段の振動検出部材は加速度センサである。
【００２２】
このような構成とすることにより、基材ホルダを高速回転駆動させる際に発生する基材ホルダの振動を間接的に簡便にかつ精度良く測定することできる。また、基材ホルダの振動が振動数の高い振動であっても、その振動を精度良く測定することできる。その結果、高性能の振動測定手段を構成することが可能になる。
【００２３】
上記の場合、前記振動測定手段の振動検出部材は圧電式加速度センサである。
【００２４】
また、前記振動測定手段の振動検出部材は歪みゲージ式加速度センサである。
【００２５】
また、前記振動測定手段の振動検出部材は静電容量式加速度センサである。
【００２６】
このような構成とすることにより、これらの加速度センサは比較的容易に入手することができるので、高性能の振動測定手段を簡便に構成することが可能になる。
【００２７】
上記の場合、前記真空成膜装置は、イオンアシスト蒸着装置である。
【００２８】
このような構成とすることにより、光多重通信機器用の分光フィルタの製造において従来から好適に用いられているイオンアシスト蒸着装置により、高性能な分光フィルタを歩留まり良く製造することが可能になる。
【００２９】
この場合、前記真空成膜装置は、前記基材上に多層膜を形成する。
【００３０】
このような構成とすることにより、基材上に多重薄膜層を有する高性能なナローバンド用分光フィルタを、従来から好適に用いられているイオンアシスト蒸着装置により歩留まり良く製造することが可能になる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、イオンアシスト蒸着装置を一例に上げ、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
図１および図２は、本発明の実施の形態１に係るイオンアシスト蒸着装置の構成を表す図である。なお、図１はイオンアシスト蒸着装置の正面視断面図であり、図２は図１に示したイオンアシスト蒸着装置の側面視断面図である。
【００３３】
図１および図２において、イオンアシスト蒸着装置１００は、図示されない真空ポンプ等により内部の気体が排出され、その内部を所定の気圧にて維持することが可能な真空チャンバＡを備えている。また、この真空チャンバＡの外部には側面補強リブＥおよび上面補強リブＦが配設されている。これらの側面補強リブＥおよび上面補強リブＦは複数の板状の補強材を相互に直交するように配設して構成されており、真空チャンバＡの側面および上面に止着されている。そして、真空チャンバＡの側面の所定の位置には、本発明の実施の形態１に係る圧電式加速度センサ２００が配設されている。この圧電式加速度センサ２００は、その接触面ａが真空チャンバＡの側面上部の所定の位置に密接するように図示されない固定手段により固定されており、真空チャンバＡの側面が変位する際に発生する加速度を直接測定し得るよう配設されている。また、圧電式加速度センサ２００は、その内部に設けられた圧電素子の変形の主軸を後述する基材ホルダ１０ａの回転の中心軸ｃに向けるよう、真空チャンバＡの側面に配設されている。なお、圧電式加速度センサ２００から出力される真空チャンバＡの振動に関する情報を含む電気信号は、イオンアシスト蒸着装置１００の外部に配設された振動計測器３０１に入力される。そして、真空チャンバＡの側面の加速度から基材ホルダ１０ａの振動幅を算出するための所定の演算が振動計測器３０１によって行われ、その結果はイオンアシスト蒸着装置１００の制御装置３０２に入力される。制御装置３０２は、基材ホルダ１０ａの振動幅が表示等によってモニタされ得る構成とされている。また、制御装置３０２は、基材ホルダ１０ａの振動幅が所定値以上となると、異常警告を発するよう構成されている。
【００３４】
一方、真空チャンバＡの下部には、イオンアシスト蒸着装置１００を設置場所に設置するための設置用架台Ｇが配設されている。この設置用架台Ｇは、真空チャンバ用架台Ｄと投光部用架台Ｃと縦フレームＢとを有している。そして、縦フレームＢが、真空チャンバ用架台Ｄと投光部用架台Ｃとのそれぞれが互いに所定の間隔を隔てて水平にかつ上から下へこの順に配置されるように、真空チャンバ用架台Ｄの下面と投光部用架台Ｃの端面とを固定しており、それによって、配置用架台Ｇが形成されている。
【００３５】
真空チャンバＡは、その底部が真空チャンバ用架台Ｄに固定されている。また、真空チャンバＡの天井壁の中央部には開口部４０ａが設けられ、その開口部４０ａに内孔が連続するように筒状の連結部材１２が前記天井壁の上面（外面）に立設されている。連結部材１２は、その上端部が補強リブＦから突出するように真空チャンバＡの上面に固定されている。連結部材１２の上端部には円筒状のケーシング１５が上方に延びるように配設されている。ケーシング１５は連結部材１２と同軸状に配置され、下端部に設けられたフランジによって連結部材１２の上端面に取り付けられている。ケーシング１５には基材支持体１０が取り付けられている。すなわち、基材支持体１０は、上下方向に延びる円筒状の中空回転軸１０ｂと該中空回転軸１０ｂの下端に取り付けられた基材ホルダ１０ａとを有し、中空回転軸１０ｂがケーシング１５の内孔に嵌挿されかつ該ケーシング１５の内周面に配設された軸受け１８によって回動自在に支持されている。これにより、基材支持体１０がケーシング１５に取り付けられている。また、中空回転軸１０ｂの外周面とケーシング１５の内周面との間には磁性流体シール１３が配設され、それにより、真空チャンバＡの内部が外部に対し気密に保持されている。さらに、中空回転軸１０ｂとケーシング１５との間にはダイレクトドライブモータ１４が配設されており、中空回転軸１０ｂが該ダイレクトドライブモータ１４によって回転駆動される。一方、基材ホルダ１０ａは、上端面が閉鎖され下端が開放された円筒形状を有し、中空回転軸１０ｂと中心軸ｃを共有するようにして、その上端が該中空回転軸１０ｂの下端に取り付けられている。基材ホルダ１０ａは、その下端に基材（ここでは基板）８が実質的に水平な状態で装着可能なように構成されている。基材８は被成膜面を下方に向けて装着される。
【００３６】
そして、基材支持体１０、センサ支持体１１、磁性流体シール１３、軸受け１８、ダイレクトドライブモータ１４、およびケーシング１５が基材回転装置２０を構成しており、この基材回転装置２０おいては、基材支持体１０の下部に配設された基材ホルダ１０ａがダイレクトドライブモータ１４によって回転駆動される。
【００３７】
一方、ケーシング１５の上端には、センサ支持体１１が取り付けられている。センサ支持体１１は、センサ取り付け部１１ａと基部１１ｂとを有している。基部１１ｂは、上端が閉鎖され下端が開放されかつ上部が大径で残りの部分が小径に形成された２段円筒形状を有している。そして、基部１１ｂの段差面がケーシング１５の上端面に当接するようにして、該基部１１ｂが該ケーシング１５に取り付けられ、基部１１ｂの小径部が中空回転軸１０ｂの内孔を、隙間を有するようにして挿通している。この基部１１ｂの下端にセンサ取り付け部１１ａが取り付けられている。センサ取り付け部１１ａは、その中心軸（実質的に中空回転軸１０ｂの中心軸ｃに一致する）に対し対称な形状に形成されその下端中央部に受光部９が配設されている。受光部９はその受光ヘッド９ａが下方を向くように取り付けられている。このような構成により、基材８に形成される多重薄膜層の膜厚をモニタするための受光部９を、真空チャンバＡの気密状態を維持したままその内部に位置せしめることが可能になっている。なお、受光部９は基材８の上側に設けられている。すなわち、受光ヘッド９ａが基材８の裏面側を臨むように取り付けられている。この受光部９には、後に説明する投光部１より投光され、基材８を透過した光を受光することによる電気信号が発生する。そして、受光部９に発生する電気信号は、基材８に形成される多重薄膜層の膜厚に関する情報を含んでいるため、その電気信号を解析することにより、基材８に形成された多重薄膜層の膜厚を測定することができる。なお、受光部９に発生する電気信号は、基部１１ｂの内側の信号線１６を経由して真空チャンバＡの外部に導かれ、イオンアシスト蒸着装置の制御装置３０２に入力され、そこで解析が行われる。
【００３８】
真空チャンバＡの下部には、受光部９の受光ヘッド９ａと対向する位置に、投光部１が配設されている。この投光部１は、投光ヘッド２から、受光部９によって検出され得る波長の光を出射する。なお、本実施例におけるイオンアシスト蒸着装置１００では、投光部１は真空チャンバＡの底部を貫通するように設置されており、その下端が投光部用架台Ｃによって固定されている。
【００３９】
図１に示すように、投光部１の右側および左側の所定の位置には、真空チャンバＡの底面からの距離が双方共に略等しくかつ所定の距離を隔てて、二種類の蒸発源３ａ、３ｂがそれぞれ配設されている。これらの蒸発源３ａ、３ｂは、ルツボ５ａ、５ｂと、図示されない電子銃と、図示されない蒸発物質とを備えて構成されている。なお、ルツボ５ａ、５ｂの上部には蒸発物質が置かれており、電子銃から出射された電子ビームは円弧状に曲げられて、これらの蒸発物質に照射される。
【００４０】
また、蒸発源３ａ、３ｂの各々の上方には、遮蔽板４ａ、４ｂが設けられている。この遮蔽板４ａ、４ｂは、蒸発源３ａ、３ｂの上部から所定の距離を隔て略平行に設けられており、さらに、支柱６ａ、６ｂを回転中心として揺動可能に構成されている。
【００４１】
蒸発源３ａ、３ｂの双方から等しい距離を隔て、さらに投光部１から所定の距離を隔てた位置には、イオンガン７が配設されている（図２参照）。このイオンガン７には、イオンビームを発射するための図示されないグリッド穴が設けられている。そして、イオンガン７は、グリッド穴を基材８の方向に向けるように真空チャンバＡの底面に対して一定の角度で傾斜して固定されている。さらに、このイオンガン７に隣接して、図示されないニュートライザが配設されている。このニュートライザには電子を発射するための発射口が設けられており、ニュートライザは、その発射口をイオンガン７のグリッド穴の近傍に位置するように配設されている。
【００４２】
一方、図２に示すように、真空チャンバＡの上部には、基材回転装置２０に隣接して、成膜レート測定装置３０が配設されている。この成膜レート測定装置３０は真空チャンバＡの上部に設けられた開口部４０ｂを通じて該真空チャンバＡの内外に渡るように配設されており、さらに、基材回転装置２０の中空回転軸１０ｂの中心軸ｃと略平行となるように、連結部材１７によって真空チャンバＡに固定されている。
【００４３】
成膜レート測定装置３０は、成膜レート測定機構２１と遮蔽板２３と遮蔽板駆動機構２５とを備えている。成膜レート測定装置３０は、成膜レート測定機構２１の下端に設けられている測定ヘッド２２と基材８とが真空チャンバＡの底辺から略同一の高さとなるように配設されている。そして、成膜レート測定機構２１に近接する位置には、成膜レート測定機構２１と略平行に遮蔽板駆動機構２５が配設されている。この遮蔽板駆動機構２５の上部には駆動モータ２６が設けられており、この駆動モータ２６からは回転軸２４が延出している。この回転軸２４の下端には矩形状の遮蔽板２３が回転軸２４と直角にかつ測定ヘッド２２と略平行となるように固定されている。なお、この遮蔽板２３は成膜レート測定機構２１の測定ヘッド２２の下面近傍に位置し得るように回転軸２４の下端に固定されており、駆動モータ２６により回転軸２４を回転させることで測定ヘッド２２の下面近傍に位置するよう揺動される。
【００４４】
なお、本発明の実施の形態１に係るイオンアシスト蒸着装置１００には、真空チャンバＡ、振動計測器３０１および制御装置３０２の他に、図示されない温度調節装置および図示されない真空ポンプが設けられている。温度調節装置は、制御装置３０２を操作することにより真空チャンバＡの内部の温度を調節することができるよう構成されている。また、真空ポンプは、図示されない配管を介して真空チャンバＡと接続されており、真空チャンバＡの内部の気体を排出することによってその内部を所定の圧力に調整できるよう構成されている。
【００４５】
次に、以上のように構成されたイオンアシスト蒸着装置１００を用いたナローバンド用分光フィルタの製造方法について説明する。
【００４６】
イオンアシスト蒸着装置１００を立ち上げる際には、まず、イオンガン７から発射するイオンビームの発射条件を所定の発射条件となるよう設定する。
【００４７】
次に、基材ホルダ１０ａに多重薄膜層を形成するための基材８を装着した後に、真空ポンプを作動させ、真空チャンバＡの内部から気体を排出し、真空チャンバＡの内部を所定の圧力になるように調整する。次いで、図示されない温度調節装置によって真空チャンバＡの内部の温度を所定の温度になるように調整する。その後、ダイレクトドライブモータ１４を作動させ基材ホルダ１０ａを回転駆動し、基材８を、毎分数百回程度の高速かつ一定の回転数で回転させる。さらに、二つの蒸発源３ａおよび３ｂに配置される蒸発物資に対して電子銃から発射される電子ビームを照射し加熱することによって、これらの蒸発源から蒸発材料を蒸発させるための準備を行う。
【００４８】
蒸発源３ａおよび３ｂから蒸発材料を蒸発させる準備が整った後に、基材８への蒸発源３ａおよび３ｂから蒸発した蒸発材料の蒸着を開始する。このとき、蒸発源３ａおよび３ｂに配置された蒸発物質から蒸発する二種類の蒸発材料を、真空チャンバＡ内に交互に拡散させるようにする。これは、例えば、基材８に蒸発源３ａから蒸発する蒸発材料を蒸着させない場合には、遮蔽板４ｂを蒸発源３ｂの上方より退避させかつ蒸発源３ａの上方に遮蔽板４ａを覆うように駆動し、反対に、蒸発源３ａから蒸発する蒸発材料を蒸着させる場合には、遮蔽板４ｂを蒸発源３ｂの上方を覆うように駆動しかつ蒸発源３ａの上方より遮蔽板４ａを退避させるように駆動することにより行われる。以上の操作によって、蒸発源３ａおよび３ｂから蒸発した蒸発材料は真空チャンバＡの内部に交互に拡散し、その結果、基材８の表面には、二種類の蒸発材料が交互に蒸着するようになる。
【００４９】
また、上記の蒸着過程においてイオンガン７とニュートライザとを作動させて酸素イオンと電子とから酸素分子を形成し、その酸素分子を基材８上に照射する。これにより、基材８上に形成される蒸着膜を物理的に押し固め、緻密な状態の所定の分光特性を有する多重薄膜層を得ている。その結果、分光フィルタは所定の分光特性を有するようになる。なお、イオンガン７から発射される酸素イオンをニュートライザから発射される電子と結合させて酸素分子を形成するのは、ニュートライザを作動させずに、電荷をもつ酸素イオンを基材８に直接照射すると、基材８の表面に電荷が蓄積し、その電荷によって異常放電が発生し、形成途中の多重薄膜層を破壊するというダメージを与えるからである。イオンアシスト蒸着装置１００では、このようにして基材８上に多重薄膜層を形成する。
【００５０】
ここで、図１に示したように、本発明の実施の形態１では、真空チャンバＡの側面の所定の位置に圧電式加速度センサ２００が配設されている。ところで、高速回転させることにより発生する基材ホルダ１０ａの振動は、中空回転軸１０ｂおよび軸受け１８を介してケーシング１５に伝達し、さらに連結部材１２を介して真空チャンバＡに伝達する。そして、基材ホルダ１０ａの振動に起因して真空チャンバＡが振動すると、真空チャンバＡの側面の圧電式加速度センサ２００が配設された部位が変位する際に発生する加速度が、圧電式加速度センサ２００によって測定される。ここで、圧電式加速度センサ２００によって測定される加速度の大きさと基材ホルダ１０ａの振動幅の大きさとの間には、一義的に定まる相関関係が存在する。従って基材上に多重薄膜層を形成する際に、圧電式加速度センサ２００を用いて真空チャンバＡの側面が変位する際に発生する加速度の大きさを測定することにより、基材ホルダ１０ａの振動幅の大きさを間接的に測定することができる。その結果、基材ホルダの振動が異常レベルに達した場合にその異常を知らせることが可能になる。また、基材ホルダの振動を低減させるための措置を自動で行わせることが可能になる。さらに、基材ホルダの振動の製造バッチ毎の再現性を確認することも可能になる。以下、本発明の実施の形態１における圧電式加速度センサ２００の出力電圧と基材ホルダ１０ａの振動幅との相関関係について、図４を用いて具体的に説明する。
【００５１】
図４は、本発明の実施の形態１に係る圧電式加速度センサ２００からの出力電圧と、基材ホルダ１０ａの振動幅との相関関係を示す概念図である。そして、図４の縦軸は圧電式加速度センサ２００から出力される出力電圧を、また横軸は基材ホルダ１０ａの中心軸ｃに対する振動幅を表している。図４に示すように、基材ホルダ１０ａの振動幅Ｘ１〜Ｘ４と圧電式加速度センサ２００からの出力電圧Ｙ１〜Ｙ４とは、曲線ｂとして表される変換式により相互に関連付けられている。従って、曲線ｂとして表される変換式を用いて圧電式加速度センサ２００から出力される出力電圧を演算処理することにより、基材ホルダ１０ａの振動幅を算出することが可能である。本発明においては、このようにして成膜中における基材ホルダ１０ａの振動幅を測定する。
【００５２】
なお、本発明の実施の形態１では、加速度センサとして圧電式加速度センサを用いているが、歪みゲージ式加速度センサや静電容量式加速度センサ等を用いてもよい。このようにしても、基材ホルダ１０ａの振動を、真空チャンバＡを介して間接的に測定することができる。
【００５３】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係るイオンアシスト蒸着装置の構成を表す図であり、イオンアシスト蒸着装置の正面視断面図である。
【００５４】
なお、本実施の形態においては、圧電式加速度センサ２００を配設する位置以外については、実施の形態１と同様である。従って、ここでは、本発明の実施の形態２に係る圧電式加速度センサ２００の配設位置について、図３に示す正面視断面図を用いて説明する。
【００５５】
図３に示すように、ケーシング１５の側面の所定の位置には、本発明の実施の形態２に係る圧電式加速度センサ２００が配設されている。この圧電式加速度センサ２００は、ここでは、その接触面ａがケーシング１５のダイレクトドライブモータ１４を保持する部位の側面に密接するように図示されない固定手段により固定されており、ケーシング１５の側面が変位する際に発生する加速度を直接測定し得るよう配設されている。また、圧電式加速度センサ２００は、その内部に設けられた圧電素子の変形の主軸を中空回転軸１０ｂの回転の中心軸ｃに向けるよう、ケーシング１５の側面に配設されている。
【００５６】
このような構成としても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、高速回転させることにより発生する基材ホルダ１０ａの振動は中空回転軸１０ｂおよびダイレクトドライブモータ１４を介してケーシング１５に伝達する。そして、実施の形態２ではケーシング１５の振動から基材ホルダ１０ａの振動幅を測定するよう構成されているため、実施の形態１よりも基材ホルダ１０ａの振動を精密に測定することができるという効果も得られる。なお、その他の点については実施の形態１と同様である。
【００５７】
以上の説明では、イオンアシスト蒸着装置１００についての一例を挙げて説明したが、単なる蒸着やイオンプレーティング等により成膜する装置であっても応用が可能である。さらに、基材ホルダ等の回転体を回転させる成膜装置一般について、本発明を応用することが可能である。
【００５８】
【発明の効果】
本発明は以上に述べたような形態で実施され、基材上に成膜する際の基材ホルダの振動を簡便にかつ精度良く安定して測定することが可能な振動測定手段を備える真空成膜装置を提供することができるという効果を奏する。また、成膜中において基材ホルダの振動が異常レベルに達した場合にその異常を知らせることや、安全のための措置を自動で行うことが可能な真空成膜装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るイオンアシスト蒸着装置の正面視断面図である。
【図２】図１に示すイオンアシスト蒸着装置の側面視断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るイオンアシスト蒸着装置の正面視断面図である。
【図４】本発明に係る振動検出部材からの出力電圧と、基材ホルダの振動幅との相関関係を示す概念図である。
【符号の説明】
１投光部
２投光ヘッド
３ａ蒸発源
３ｂ蒸発源
４ａ遮蔽板
４ｂ遮蔽板
５ａルツボ
５ｂルツボ
６ａ支柱
６ｂ支柱
７イオンガン
８基材
９受光部
９ａ受光ヘッド
１０基材支持体
１０ａ基材ホルダ
１０ｂ中空回転軸
１１センサ支持体
１１ａセンサ取り付け部
１１ｂ基部
１２連結部材
１３磁性流体シール
１４ダイレクトドライブモータ
１５ケーシング
１６信号線
１７連結部材
１８軸受け
２０基材回転装置
２１成膜レート測定機構
２２測定ヘッド
２３遮蔽板
２４回転軸
２５遮蔽板駆動機構
２６駆動モータ
３０成膜レート測定装置
４０ａ開口部
４０ｂ開口部
１００イオンアシスト蒸着装置
２００圧電式加速度センサ
３０１振動計測器
３０２制御装置
Ａ真空チャンバ
Ｂ縦フレーム
Ｃ投光部用架台
Ｄ真空チャンバ用架台
Ｅ側面補強リブ
Ｆ上面補強リブ
Ｇ設置用架台
ａ接触面
ｃ中心軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum film forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in an information communication network, optical multiplex communication using light as a communication medium is often used. An optical multiplex communication device used in the optical multiplex communication includes a spectral filter having a predetermined laminated film formed on a base material for dividing light multiplexed with a signal into different wavelength bands at predetermined wavelength intervals. It is used. This spectral filter is usually manufactured by forming a laminated film in which two kinds of materials of tantalum pentoxide and silicon dioxide are alternately laminated on the surface of a substrate such as an optical glass plate.
[0003]
By the way, the transmission capacity required for the information communication network is increasing at a pace far exceeding expectations. For this reason, at present, it is possible to meet these requirements by forming a multiple thin film layer formed by laminating several hundred thin films on a base material to narrow the wavelength band and increasing the degree of signal multiplexing. ing.
[0004]
Although there are various types of apparatuses for forming multiple thin film layers on a substrate, the film forming speed is relatively fast, and the film thickness is relatively uniform in the plane of the substrate and the film stress is small. An ion-assisted vapor deposition apparatus that can obtain a thin film layer is suitably used.
[0005]
Hereafter, the conventional manufacturing method of the narrow band spectral filter for optical multiplex communication equipment using an ion assist vapor deposition apparatus is outlined.
[0006]
Two types of evaporation sources, tantalum pentoxide and silicon dioxide, are disposed in a vacuum chamber disposed in the ion-assisted deposition apparatus. These evaporation sources are irradiated with an electron beam emitted from an electron gun while being scanned at a predetermined cycle. Thereby, the irradiation area of the electron beam in each evaporation source is heated, and the evaporation material evaporates from the irradiation area. At this time, two kinds of evaporation materials are alternately diffused in the vacuum chamber. On the other hand, the base material is mounted on the base material holder in the vacuum chamber. This base material is mounted on the base material holder so that the film formation surface faces the direction of the evaporation source. Therefore, the evaporation material diffused from the evaporation source is alternately deposited on the surface of the substrate. Here, the base material holder is driven to rotate at a high speed and a constant rotational speed of several hundred times per minute in order to uniformly deposit the evaporation material on the entire surface of the base material. At this time, an ion beam emitted from the ion gun is irradiated under a predetermined condition toward the substrate. By irradiating the substrate with the ion beam, a multiple thin film layer having a high density and a predetermined refractive index is formed on the substrate. Then, in order to obtain a spectral filter from the base material on which the multiple thin film layers are formed, the base material is cut so that a plurality of pieces having a predetermined shape are obtained. By the above manufacturing method, a narrow band spectral filter is manufactured. The space in the vacuum chamber in which the evaporation source is arranged and the substrate is mounted on the substrate holder is evacuated by a vacuum pump or the like so that the evaporated material evaporated from the evaporation source is diffused and deposited on the substrate. To a predetermined atmospheric pressure.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the narrow band spectral filter is manufactured by rotating the substrate holder at a high speed as described above, there may be a problem that the spectral characteristics of the narrow band spectral filter are slightly different for each manufacturing batch. This defect occurs because an abnormal rotational vibration (hereinafter referred to as vibration) occurs in the substrate holder that rotates during film formation, and the state of this vibration varies from one production batch to another. Therefore, when manufacturing a narrow band spectral filter, it is desirable that abnormal vibrations do not occur in the substrate holder or that the vibration state of the substrate holder does not differ from one production batch to another. . Therefore, for example, an ion assist deposition apparatus needs to be provided with a vibration measuring unit for directly or indirectly measuring the vibration of the substrate holder.
[0008]
However, the inside of the vacuum chamber during film formation is in a highly vacuum state and is in a high temperature state. Therefore, for example, in a vibration measuring unit that directly measures the vibration of the substrate holder by arranging the vibration measuring device in the vacuum chamber, there is a risk that the vibration measuring device malfunctions. Moreover, it is difficult to accurately measure the vibration of the substrate holder.
[0009]
In addition, as a vibration detection apparatus for directly detecting vibration of a rotating body such as a substrate holder during film formation, a contact is provided on a movable side member that rotates the rotating body, and the contact is provided as the movable side member. There is a vibration detection device that detects the vibration of the movable side member by loosely fitting in a free fitting hole of a detector disposed on a support base frame that supports the contact member and contacting the inner periphery of the loose fitting hole ( For example, see Patent Document 1.) However, in this case, since it is necessary to configure the vibration detecting device between the movable side member and the support base frame, the structure is complicated.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-131127 (pp. 61-62, FIG. 1-3)
The present invention has been made to solve the above-described problems, and indirectly, easily, accurately, and stably measures the vibration of the substrate holder when forming a film on the substrate. An object of the present invention is to provide a vacuum film forming apparatus including a vibration measuring unit capable of performing the above.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention has been made in view of the above circumstances, and a vacuum film forming apparatus according to the present invention includes a vacuum chamber for maintaining a vacuum atmosphere, and a base on which a substrate is mounted in the vacuum chamber. In a vacuum film forming apparatus comprising a material holder and a rotation driving means for rotating the substrate holder, the apparatus comprises a vibration measuring means for measuring the vibration of the substrate holder via the vacuum chamber.And the vibration detecting member of the vibration measuring means is provided in the vacuum chamber.Yes.
[0012]
  With such a configuration, when the film is formed on the base material, the vibration of the base material holder can be indirectly measured through the vibration of the vacuum chamber. As a result, when the vibration of the base material holder reaches an abnormal level, it is possible to notify the abnormality and to automatically take measures for reducing the vibration of the base material holder. It is also possible to confirm the reproducibility of each vibration of the substrate holder for each manufacturing batch.Further, with such a configuration, when the film is formed on the substrate, the vibration of the substrate holder can be indirectly measured as the vibration of the vacuum chamber. As a result, it is possible to measure the vibration of the substrate holder with high accuracy and good reproducibility.
[0013]
  In this case, the vibration detecting member of the vibration measuring means is the base material holder.Position facing the substrate support withIt is arranged.
[0014]
By setting it as such a structure, when forming into a film on a base material, the vibration of a base material holder can be measured indirectly efficiently. As a result, it is possible to measure the vibration of the substrate holder with high accuracy and good reproducibility.
[0017]
In the above case, the vibration detection direction of the vibration detection member of the vibration measuring means is the same direction as the vibration displacement direction of the substrate holder.
[0018]
By setting it as such a structure, when forming into a film on a base material, the vibration of a base-material holder can be measured indirectly more efficiently. As a result, the vibration of the substrate holder can be measured with higher accuracy and better reproducibility.
[0019]
In the above case, the vibration detection direction of the vibration detection member of the vibration measuring means is directed to the rotation center direction of the substrate holder.
[0020]
By setting it as such a structure, when forming into a film on a base material, the vibration of a base-material holder can be measured more efficiently indirectly. As a result, it becomes possible to measure the vibration of the substrate holder with higher accuracy and reproducibility.
[0021]
In the above case, the vibration detecting member of the vibration measuring means is an acceleration sensor.
[0022]
By setting it as such a structure, the vibration of the base-material holder which generate | occur | produces when driving a base-material holder at high speed can be measured indirectly simply and accurately. Moreover, even if the vibration of the substrate holder is a vibration having a high frequency, the vibration can be measured with high accuracy. As a result, a high-performance vibration measuring means can be configured.
[0023]
In the above case, the vibration detecting member of the vibration measuring means is a piezoelectric acceleration sensor.
[0024]
The vibration detecting member of the vibration measuring means is a strain gauge type acceleration sensor.
[0025]
The vibration detecting member of the vibration measuring means is a capacitance type acceleration sensor.
[0026]
With such a configuration, since these acceleration sensors can be obtained relatively easily, it is possible to simply configure a high-performance vibration measuring means.
[0027]
In the above case, the vacuum film forming apparatus is an ion-assisted vapor deposition apparatus.
[0028]
With such a configuration, it is possible to manufacture a high-performance spectral filter with a high yield by using an ion-assisted vapor deposition apparatus that has been conventionally suitably used for manufacturing a spectral filter for optical multiplex communication equipment.
[0029]
In this case, the vacuum film forming apparatus forms a multilayer film on the substrate.
[0030]
With such a configuration, it is possible to manufacture a high performance narrow band spectral filter having multiple thin film layers on a substrate with a high yield by using an ion-assisted vapor deposition apparatus that has been suitably used conventionally.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, taking an ion-assisted deposition apparatus as an example.
[0032]
(Embodiment 1)
1 and 2 are diagrams showing the configuration of an ion-assisted vapor deposition apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 1 is a front sectional view of the ion-assisted vapor deposition apparatus, and FIG. 2 is a side sectional view of the ion-assisted vapor deposition apparatus shown in FIG.
[0033]
1 and 2, the ion-assisted vapor deposition apparatus 100 includes a vacuum chamber A in which an internal gas is discharged by a vacuum pump or the like (not shown) and the inside can be maintained at a predetermined atmospheric pressure. Further, side reinforcing ribs E and upper surface reinforcing ribs F are disposed outside the vacuum chamber A. These side reinforcing ribs E and upper surface reinforcing ribs F are configured by arranging a plurality of plate-like reinforcing members so as to be orthogonal to each other, and are fixed to the side surfaces and the upper surface of the vacuum chamber A. A piezoelectric acceleration sensor 200 according to Embodiment 1 of the present invention is disposed at a predetermined position on the side surface of the vacuum chamber A. The piezoelectric acceleration sensor 200 is fixed by fixing means (not shown) so that the contact surface a is in close contact with a predetermined position on the upper side surface of the vacuum chamber A, and is generated when the side surface of the vacuum chamber A is displaced. It is arranged so that acceleration can be measured directly. The piezoelectric acceleration sensor 200 is disposed on the side surface of the vacuum chamber A so that the main axis of deformation of the piezoelectric element provided therein is directed to the central axis c of rotation of the substrate holder 10a described later. An electrical signal including information regarding the vibration of the vacuum chamber A output from the piezoelectric acceleration sensor 200 is input to a vibration measuring instrument 301 disposed outside the ion-assisted vapor deposition apparatus 100. Then, a predetermined calculation for calculating the vibration width of the substrate holder 10 a from the acceleration of the side surface of the vacuum chamber A is performed by the vibration measuring device 301, and the result is input to the control device 302 of the ion-assisted deposition apparatus 100. . The control device 302 is configured such that the vibration width of the substrate holder 10a can be monitored by display or the like. In addition, the control device 302 is configured to issue an abnormality warning when the vibration width of the base material holder 10a exceeds a predetermined value.
[0034]
On the other hand, in the lower part of the vacuum chamber A, an installation stand G for installing the ion assist vapor deposition apparatus 100 at the installation location is arranged. This installation base G includes a vacuum chamber base D, a light projecting part base C, and a vertical frame B. Then, the vacuum chamber gantry D is arranged such that the vertical frame B is arranged in this order from the top to the bottom in a horizontal direction with a predetermined interval between the gantry D for the vacuum chamber and the gantry C for the light projecting unit. Are fixed to the end face of the light projection unit base C, thereby forming the placement base G.
[0035]
The bottom of the vacuum chamber A is fixed to the vacuum chamber mount D. In addition, an opening 40a is provided at the center of the ceiling wall of the vacuum chamber A, and the cylindrical connecting member 12 is erected on the upper surface (outer surface) of the ceiling wall so that the inner hole continues to the opening 40a. Has been. The connecting member 12 is fixed to the upper surface of the vacuum chamber A so that the upper end portion protrudes from the reinforcing rib F. A cylindrical casing 15 is disposed at the upper end of the connecting member 12 so as to extend upward. The casing 15 is disposed coaxially with the connecting member 12 and is attached to the upper end surface of the connecting member 12 by a flange provided at the lower end. The base material support 10 is attached to the casing 15. That is, the base material support 10 includes a cylindrical hollow rotary shaft 10b extending in the vertical direction and a base material holder 10a attached to the lower end of the hollow rotary shaft 10b. It is rotatably supported by a bearing 18 that is inserted into the hole and disposed on the inner peripheral surface of the casing 15. Thereby, the base material support 10 is attached to the casing 15. A magnetic fluid seal 13 is disposed between the outer peripheral surface of the hollow rotary shaft 10b and the inner peripheral surface of the casing 15, so that the inside of the vacuum chamber A is kept airtight with respect to the outside. Further, a direct drive motor 14 is disposed between the hollow rotary shaft 10 b and the casing 15, and the hollow rotary shaft 10 b is rotationally driven by the direct drive motor 14. On the other hand, the substrate holder 10a has a cylindrical shape whose upper end surface is closed and whose lower end is opened, and the upper end thereof is the lower end of the hollow rotary shaft 10b so as to share the hollow rotary shaft 10b and the central axis c. It is attached. The base material holder 10a is configured such that the base material (substrate in this case) 8 can be mounted on the lower end thereof in a substantially horizontal state. The substrate 8 is mounted with the film formation surface facing downward.
[0036]
The base material support 10, sensor support 11, magnetic fluid seal 13, bearing 18, direct drive motor 14, and casing 15 constitute a base material rotation device 20. The base material holder 10 a disposed at the lower part of the base material support 10 is rotationally driven by the direct drive motor 14.
[0037]
On the other hand, the sensor support 11 is attached to the upper end of the casing 15. The sensor support 11 has a sensor attachment part 11a and a base part 11b. The base 11b has a two-stage cylindrical shape in which the upper end is closed, the lower end is opened, the upper part has a large diameter, and the remaining part has a small diameter. The base 11b is attached to the casing 15 so that the stepped surface of the base 11b contacts the upper end surface of the casing 15, and the small diameter portion of the base 11b has an inner hole of the hollow rotary shaft 10b with a gap. Is inserted. A sensor attachment portion 11a is attached to the lower end of the base portion 11b. The sensor attachment portion 11a is formed in a symmetric shape with respect to its central axis (substantially coincides with the central axis c of the hollow rotary shaft 10b), and the light receiving portion 9 is disposed at the lower end central portion. The light receiving unit 9 is attached so that the light receiving head 9a faces downward. With such a configuration, the light receiving portion 9 for monitoring the film thickness of the multiple thin film layers formed on the base material 8 can be positioned inside the vacuum chamber A while maintaining the airtight state. Yes. The light receiving unit 9 is provided on the upper side of the base material 8. That is, the light receiving head 9 a is attached so as to face the back surface side of the substrate 8. The light receiving unit 9 generates an electrical signal by receiving light projected from the light projecting unit 1 described later and transmitted through the base material 8. Since the electrical signal generated in the light receiving unit 9 includes information on the film thickness of the multiple thin film layers formed on the base material 8, the multiple signals formed on the base material 8 are analyzed by analyzing the electrical signal. The film thickness of the thin film layer can be measured. The electrical signal generated in the light receiving unit 9 is guided to the outside of the vacuum chamber A via the signal line 16 inside the base 11b, and is input to the control device 302 of the ion assist vapor deposition apparatus, where analysis is performed. .
[0038]
In the lower part of the vacuum chamber A, the light projecting unit 1 is disposed at a position facing the light receiving head 9 a of the light receiving unit 9. The light projecting unit 1 emits light having a wavelength that can be detected by the light receiving unit 9 from the light projecting head 2. In addition, in the ion assist vapor deposition apparatus 100 in a present Example, the light projection part 1 is installed so that the bottom part of the vacuum chamber A may be penetrated, and the lower end is being fixed by the stand C for light projection parts.
[0039]
As shown in FIG. 1, the two types of evaporation sources 3 a, the predetermined distances on the right side and the left side of the light projecting unit 1 are both equal to the distance from the bottom surface of the vacuum chamber A and separated by a predetermined distance. 3b are arranged respectively. These evaporation sources 3a and 3b include crucibles 5a and 5b, an electron gun (not shown), and an evaporation substance (not shown). An evaporating substance is placed on the crucibles 5a and 5b, and an electron beam emitted from the electron gun is bent into an arc shape and irradiated to the evaporating substance.
[0040]
In addition, shielding plates 4a and 4b are provided above each of the evaporation sources 3a and 3b. The shielding plates 4a and 4b are provided substantially parallel to each other at a predetermined distance from the upper portions of the evaporation sources 3a and 3b, and are configured to be swingable around the support columns 6a and 6b.
[0041]
An ion gun 7 is disposed at a position spaced apart from both the evaporation sources 3a and 3b by an equal distance and a predetermined distance from the light projecting unit 1 (see FIG. 2). The ion gun 7 is provided with a grid hole (not shown) for emitting an ion beam. The ion gun 7 is fixed at an angle with respect to the bottom surface of the vacuum chamber A so that the grid holes are directed toward the base material 8. Further, a neutralizer (not shown) is disposed adjacent to the ion gun 7. The neutrizer is provided with a launch port for emitting electrons, and the neutrizer is disposed so that the launch port is located in the vicinity of the grid hole of the ion gun 7.
[0042]
On the other hand, as shown in FIG. 2, a film forming rate measuring device 30 is disposed in the upper part of the vacuum chamber A adjacent to the base material rotating device 20. The film formation rate measuring device 30 is arranged so as to cross the inside and outside of the vacuum chamber A through an opening 40b provided in the upper portion of the vacuum chamber A. The connecting member 17 is fixed to the vacuum chamber A so as to be substantially parallel to the central axis c.
[0043]
The film formation rate measuring device 30 includes a film formation rate measuring mechanism 21, a shielding plate 23, and a shielding plate driving mechanism 25. The film formation rate measuring apparatus 30 is arranged such that the measurement head 22 and the base material 8 provided at the lower end of the film formation rate measuring mechanism 21 are substantially the same height from the bottom of the vacuum chamber A. A shielding plate driving mechanism 25 is disposed at a position close to the film forming rate measuring mechanism 21 so as to be substantially parallel to the film forming rate measuring mechanism 21. A drive motor 26 is provided above the shielding plate drive mechanism 25, and a rotating shaft 24 extends from the drive motor 26. A rectangular shielding plate 23 is fixed to the lower end of the rotating shaft 24 so as to be perpendicular to the rotating shaft 24 and substantially parallel to the measuring head 22. The shielding plate 23 is fixed to the lower end of the rotating shaft 24 so as to be positioned in the vicinity of the lower surface of the measuring head 22 of the film formation rate measuring mechanism 21, and is measured by rotating the rotating shaft 24 by a drive motor 26. The head 22 is swung so as to be located near the lower surface of the head 22.
[0044]
The ion-assisted vapor deposition apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention is provided with a temperature adjusting device (not shown) and a vacuum pump (not shown) in addition to the vacuum chamber A, the vibration measuring device 301, and the control device 302. . The temperature adjusting device is configured to adjust the temperature inside the vacuum chamber A by operating the control device 302. The vacuum pump is connected to the vacuum chamber A via a pipe (not shown), and is configured so that the inside of the vacuum chamber A can be adjusted to a predetermined pressure by discharging the gas inside the vacuum chamber A.
[0045]
Next, the manufacturing method of the narrow band spectral filter using the ion assist vapor deposition apparatus 100 comprised as mentioned above is demonstrated.
[0046]
When starting up the ion-assisted vapor deposition apparatus 100, first, the ion beam emission conditions emitted from the ion gun 7 are set to be predetermined emission conditions.
[0047]
Next, after mounting the base material 8 for forming the multiple thin film layers on the base material holder 10a, the vacuum pump is operated, the gas is discharged from the inside of the vacuum chamber A, and the inside of the vacuum chamber A is set to a predetermined pressure. Adjust so that Next, the temperature inside the vacuum chamber A is adjusted to a predetermined temperature by a temperature adjusting device (not shown). Thereafter, the direct drive motor 14 is operated to rotate the substrate holder 10a, and the substrate 8 is rotated at a high speed and a constant rotation number of several hundred times per minute. Further, the vaporized material disposed in the two evaporation sources 3a and 3b is irradiated with an electron beam emitted from an electron gun and heated to prepare for evaporating the evaporation material from these evaporation sources.
[0048]
After preparation for evaporating the evaporation material from the evaporation sources 3a and 3b is completed, deposition of the evaporation material evaporated from the evaporation sources 3a and 3b on the substrate 8 is started. At this time, the two kinds of evaporation materials that evaporate from the evaporation substances arranged in the evaporation sources 3a and 3b are diffused alternately in the vacuum chamber A. For example, when the evaporation material evaporating from the evaporation source 3a is not deposited on the substrate 8, the shielding plate 4b is retracted from above the evaporation source 3b and the shielding plate 4a is covered above the evaporation source 3a. On the contrary, when evaporating the evaporation material evaporating from the evaporation source 3a, the shielding plate 4b is driven so as to cover the evaporation source 3b and the shielding plate 4a is retracted from above the evaporation source 3a. This is done by driving the By the above operation, the evaporated material evaporated from the evaporation sources 3a and 3b is alternately diffused into the vacuum chamber A, and as a result, two kinds of evaporated materials are alternately deposited on the surface of the substrate 8. Become.
[0049]
Further, in the above vapor deposition process, the ion gun 7 and the neutralizer are operated to form oxygen molecules from oxygen ions and electrons, and the base material 8 is irradiated with the oxygen molecules. Thereby, the vapor deposition film formed on the base material 8 is physically pressed, and a multiple thin film layer having a predetermined spectral characteristic in a dense state is obtained. As a result, the spectral filter has a predetermined spectral characteristic. The oxygen ions emitted from the ion gun 7 are combined with electrons emitted from the neutralizer to form oxygen molecules. The substrate 8 is directly irradiated with charged oxygen ions without operating the neutralizer. This is because charges are accumulated on the surface of the base material 8, and abnormal discharge occurs due to the charges, thereby damaging the multiple thin film layers being formed. In the ion-assisted deposition apparatus 100, multiple thin film layers are formed on the substrate 8 in this way.
[0050]
Here, as shown in FIG. 1, in the first embodiment of the present invention, the piezoelectric acceleration sensor 200 is disposed at a predetermined position on the side surface of the vacuum chamber A. By the way, the vibration of the substrate holder 10a generated by rotating at high speed is transmitted to the casing 15 via the hollow rotary shaft 10b and the bearing 18, and further transmitted to the vacuum chamber A via the connecting member 12. When the vacuum chamber A vibrates due to the vibration of the substrate holder 10a, the acceleration generated when the portion where the piezoelectric acceleration sensor 200 is disposed on the side surface of the vacuum chamber A is displaced. 200. Here, there is a uniquely determined correlation between the magnitude of the acceleration measured by the piezoelectric acceleration sensor 200 and the magnitude of the vibration width of the substrate holder 10a. Therefore, when the multiple thin film layers are formed on the base material, the vibration of the base material holder 10a is measured by measuring the magnitude of acceleration generated when the side surface of the vacuum chamber A is displaced using the piezoelectric acceleration sensor 200. The size of the width can be measured indirectly. As a result, when the vibration of the substrate holder reaches an abnormal level, the abnormality can be notified. Further, it is possible to automatically perform measures for reducing the vibration of the substrate holder. Furthermore, it becomes possible to confirm the reproducibility of the vibration of the substrate holder for each manufacturing batch. Hereinafter, the correlation between the output voltage of the piezoelectric acceleration sensor 200 and the vibration width of the substrate holder 10a according to Embodiment 1 of the present invention will be specifically described with reference to FIG.
[0051]
FIG. 4 is a conceptual diagram showing the correlation between the output voltage from the piezoelectric acceleration sensor 200 according to Embodiment 1 of the present invention and the vibration width of the substrate holder 10a. 4 represents the output voltage output from the piezoelectric acceleration sensor 200, and the horizontal axis represents the vibration width with respect to the central axis c of the substrate holder 10a. As shown in FIG. 4, the vibration widths X1 to X4 of the base material holder 10a and the output voltages Y1 to Y4 from the piezoelectric acceleration sensor 200 are associated with each other by a conversion formula represented as a curve b. Therefore, it is possible to calculate the vibration width of the substrate holder 10a by calculating the output voltage output from the piezoelectric acceleration sensor 200 using the conversion formula represented by the curve b. In the present invention, the vibration width of the substrate holder 10a during film formation is thus measured.
[0052]
In the first embodiment of the present invention, a piezoelectric acceleration sensor is used as the acceleration sensor, but a strain gauge acceleration sensor, a capacitance acceleration sensor, or the like may be used. Even in this case, the vibration of the substrate holder 10a can be indirectly measured through the vacuum chamber A.
[0053]
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an ion-assisted vapor deposition apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, and is a front view sectional view of the ion-assisted vapor deposition apparatus.
[0054]
The present embodiment is the same as the first embodiment except for the position where the piezoelectric acceleration sensor 200 is disposed. Therefore, here, the arrangement position of the piezoelectric acceleration sensor 200 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to a front sectional view shown in FIG.
[0055]
As shown in FIG. 3, a piezoelectric acceleration sensor 200 according to Embodiment 2 of the present invention is disposed at a predetermined position on the side surface of the casing 15. Here, the piezoelectric acceleration sensor 200 is fixed by fixing means (not shown) so that the contact surface a is in close contact with the side surface of the portion of the casing 15 that holds the direct drive motor 14, and the side surface of the casing 15 is displaced. It is arranged to be able to directly measure the acceleration that occurs during this. The piezoelectric acceleration sensor 200 is disposed on the side surface of the casing 15 such that the main axis of deformation of the piezoelectric element provided therein is directed to the central axis c of rotation of the hollow rotary shaft 10b.
[0056]
Even with such a configuration, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, the vibration of the substrate holder 10 a generated by rotating at high speed is transmitted to the casing 15 via the hollow rotary shaft 10 b and the direct drive motor 14. And in Embodiment 2, since it is comprised so that the vibration width of the base-material holder 10a may be measured from the vibration of the casing 15, the vibration of the base-material holder 10a can be measured more precisely than Embodiment 1. An effect is also obtained. Other points are the same as in the first embodiment.
[0057]
In the above description, an example of the ion-assisted vapor deposition apparatus 100 has been described. However, the present invention can be applied even to an apparatus that forms a film by simple vapor deposition or ion plating. Furthermore, the present invention can be applied to general film forming apparatuses that rotate a rotating body such as a substrate holder.
[0058]
【The invention's effect】
The present invention is carried out in the form as described above, and is provided with a vacuum measuring device including vibration measuring means capable of measuring the vibration of the substrate holder when forming a film on the substrate simply, accurately and stably. There is an effect that a membrane device can be provided. In addition, when the vibration of the substrate holder reaches an abnormal level during film formation, it is possible to provide a vacuum film forming apparatus capable of notifying the abnormality and automatically taking safety measures. There is an effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view of an ion-assisted deposition apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view of the ion-assisted vapor deposition apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a front cross-sectional view of an ion-assisted vapor deposition apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing the correlation between the output voltage from the vibration detection member according to the present invention and the vibration width of the base material holder.
[Explanation of symbols]
1 Light emitter
2 Floodlight head
3a Evaporation source
3b Evaporation source
4a Shield plate
4b Shield plate
5a crucible
5b crucible
6a prop
6b Prop
7 Ion Gun
8 Base material
9 Light receiver
9a Light receiving head
10 Substrate support
10a Base material holder
10b Hollow rotating shaft
11 Sensor support
11a Sensor mounting part
11b base
12 Connecting members
13 Magnetic fluid seal
14 Direct drive motor
15 casing
16 signal lines
17 Connecting member
18 Bearing
20 Substrate rotating device
21 Deposition rate measurement mechanism
22 Measuring head
23 Shield plate
24 Rotating shaft
25 Shield plate drive mechanism
26 Drive motor
30 Deposition rate measuring device
40a opening
40b opening
100 Ion assisted deposition system
200 Piezoelectric acceleration sensor
301 Vibration measuring instrument
302 Control device
A Vacuum chamber
B Vertical frame
C Floodlight mount
D Vacuum chamber mount
E Side reinforcement rib
F Top surface reinforcing rib
G Installation stand
a Contact surface
c Center axis

Claims

In a vacuum film forming apparatus comprising: a vacuum chamber for maintaining a vacuum atmosphere; a substrate holder on which a substrate is mounted in the vacuum chamber; and a rotation driving unit that rotates the substrate holder.
Comprising vibration measuring means for measuring the vibration of the substrate holder via the vacuum chamber ;
A vacuum film forming apparatus, wherein a vibration detecting member of the vibration measuring means is provided in the vacuum chamber .

The vacuum film-forming apparatus according to claim 1, wherein the vibration detection member of the vibration measuring unit is disposed at a position facing a substrate support including the substrate holder.

The vacuum film forming apparatus according to claim 2 , wherein a vibration detection direction of the vibration detection member of the vibration measuring unit is the same as a displacement direction of vibration of the base material holder.

The vacuum film forming apparatus according to claim 2 , wherein a vibration detection direction of the vibration detection member of the vibration measuring unit is directed to a rotation center direction of the base material holder.

The vibration detecting member of the vibration measuring means is an acceleration sensor, a vacuum deposition apparatus according to any one of claims 1 to 4.

The vacuum film forming apparatus according to claim 5 , wherein the vibration detecting member of the vibration measuring unit is a piezoelectric acceleration sensor.

6. The vacuum film forming apparatus according to claim 5 , wherein the vibration detecting member of the vibration measuring means is a strain gauge type acceleration sensor.

6. The vacuum film forming apparatus according to claim 5 , wherein the vibration detecting member of the vibration measuring means is a capacitance type acceleration sensor.

The vacuum deposition apparatus is an ion-assisted deposition apparatus, a vacuum deposition apparatus according to any one of claims 1 to 8.

The vacuum film forming apparatus according to claim 9 , wherein the vacuum film forming apparatus forms a multilayer film on the substrate.