JP2009084638A

JP2009084638A - Film forming apparatus and method

Info

Publication number: JP2009084638A
Application number: JP2007255734A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Nabekura; 達夫鍋倉
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-04-23

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow a film with uniform thickness to be formed even in the case of a small-diameter lens of a small radius of curvature when forming a film on the surface of the lens. SOLUTION: One or more lens supporting members 30 freely rotatably supporting the lens L are disposed within a vacuum chamber 2. Each of the lens supporting members 30 is allowed to set the angle of the central axis of the lens L individually. Thereby, the angle of the axis of rotation can be set for every lens supporting member 30, and therefore, the film with the uniform thickness can be formed even in the case of the small-diameter lens L of the small radius of curvature. COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、成膜装置および成膜方法に関し、特に、対物レンズなど曲率半径の小さい小径レンズの表面に成膜する際に適用するに好適な成膜装置および成膜方法に関するものである。 The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method, and more particularly, to a film forming apparatus and a film forming method suitable for application when forming a film on the surface of a small-diameter lens having a small curvature radius such as an objective lens.

従来、レンズの表面に反射膜などを真空蒸着して成膜する際には、レンズの中心部と周辺部とで膜厚差が生じる事態を避けるべく、膜厚補正板で膜厚むらを制御する方法が一般に採用されている。そして、膜厚差が大きい場合には、レンズの外径と曲率から算出した係数別に蒸発源の配置を変えたり、同係数別の膜厚補正板を用いたりしていた（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−７１６７１号公報（段落〔０００７〕〔００１９〕の欄、図１） Conventionally, when depositing a reflective film on the surface of a lens by vacuum deposition, the film thickness compensation plate controls the film thickness unevenness to avoid a situation where the film thickness difference occurs between the center and the periphery of the lens. This method is generally adopted. When the film thickness difference is large, the arrangement of the evaporation source is changed according to the coefficient calculated from the outer diameter and curvature of the lens, or a film thickness correction plate for each coefficient is used (for example, Patent Document 1). reference).
JP 11-71671 (paragraphs [0007] and [0019], FIG. 1)

しかしながら、これらの方法では、レンズの外径および曲率に適用限界があり、特に曲率半径の小さい小径レンズについては、その中心部と周辺部との膜厚差を縮めることが困難である。その結果、レンズの中心部と周辺部とで反射率などの膜特性が異なったり、レンズの周辺部に膜剥がれが生じたりする恐れがあった。 However, these methods have application limits on the outer diameter and curvature of the lens, and it is difficult to reduce the film thickness difference between the central portion and the peripheral portion, particularly for small-diameter lenses having a small curvature radius. As a result, there is a possibility that film characteristics such as reflectance are different between the central part and the peripheral part of the lens, or film peeling occurs in the peripheral part of the lens.

本発明は、このような事情に鑑み、曲率半径の小さい小径レンズに対しても、均一な膜厚の膜を形成することが可能な成膜装置および成膜方法を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a film forming apparatus and a film forming method capable of forming a film having a uniform film thickness even for a small-diameter lens having a small radius of curvature. .

本発明の第１の成膜装置は、ワーク（Ｌ）を回転自在に支持する１個以上のワーク支持手段（３０）が真空槽（２）内に設けられ、前記ワーク支持手段に支持されたワークに成膜する成膜装置（１）であって、前記各ワーク支持手段は、前記ワークの中心軸の角度が個別に設定可能となっている成膜装置としたことを特徴とする。 In the first film forming apparatus of the present invention, one or more work support means (30) for rotatably supporting the work (L) is provided in the vacuum chamber (2) and supported by the work support means. A film forming apparatus (1) for forming a film on a work, wherein each work supporting means is a film forming apparatus in which an angle of a central axis of the work can be individually set.

本発明の第１の成膜方法は、ワーク（Ｌ）を自転させた状態で当該ワークに成膜する成膜工程を有する成膜方法であって、前記成膜工程に先立ち、ワークの中心軸の角度を当該ワークの曲率に応じて傾ける成膜方法としたことを特徴とする。 The first film forming method of the present invention is a film forming method including a film forming process for forming a film on the work while the work (L) is rotated, and prior to the film forming process, the center axis of the work The film forming method is characterized in that the angle is inclined according to the curvature of the workpiece.

なお、本発明をわかりやすく説明するため、実施例を表す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。 In addition, in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, the description has been made in association with the reference numerals of the drawings representing the embodiments, but it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments.

本発明によれば、ワーク支持手段ごとに回転軸の角度を設定できることから、曲率半径の小さい小径レンズに対しても、均一な膜厚の膜を形成することが可能な成膜装置および成膜方法を提供することができる。 According to the present invention, since the angle of the rotation axis can be set for each work supporting means, a film forming apparatus and a film forming apparatus capable of forming a film with a uniform film thickness even for a small-diameter lens having a small curvature radius A method can be provided.

以下、本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］ Embodiments of the present invention will be described below.
Embodiment 1 of the Invention

図１乃至図６には、本発明の実施の形態１を示す。 1 to 6 show a first embodiment of the present invention.

まず、構成を説明する。 First, the configuration will be described.

真空蒸着装置１は、図１に示すように、円筒状の真空槽（チャンバ）２を有しており、真空槽２の側壁には排気口３が形成されている。また、真空槽２の底面内側の中央部には蒸発装置４が載置されており、この蒸発装置４は、坩堝（るつぼ）５、電子ビーム式の蒸発源６、シャッター７から構成されている。ここで、坩堝５は真空槽２の底面内側の中央部に載置されており、坩堝５の近傍には蒸発源６が設置されている。さらに、坩堝５の上方にはシャッター７が開閉自在に設けられている。なお、蒸発装置４の位置は、後述するレンズ支持部材３０の軸心ＣＴ３の傾斜角度に対応して決定される。例えば、レンズ支持部材３０の軸心ＣＴ３の傾斜角度が４５°である場合、蒸発装置４は、このレンズ支持部材３０に装着される半球レンズＬの中心の下方４５°の範囲内に配置される。 As shown in FIG. 1, the vacuum deposition apparatus 1 has a cylindrical vacuum chamber (chamber) 2, and an exhaust port 3 is formed on the side wall of the vacuum chamber 2. In addition, an evaporator 4 is placed at the center inside the bottom surface of the vacuum chamber 2, and this evaporator 4 includes a crucible 5, an electron beam evaporation source 6, and a shutter 7. . Here, the crucible 5 is placed at the center inside the bottom surface of the vacuum chamber 2, and an evaporation source 6 is installed in the vicinity of the crucible 5. Further, a shutter 7 is provided above the crucible 5 so as to be openable and closable. The position of the evaporator 4 is determined in accordance with the inclination angle of an axis CT3 of a lens support member 30 described later. For example, when the inclination angle of the axis CT3 of the lens support member 30 is 45 °, the evaporation device 4 is disposed within a range of 45 ° below the center of the hemispherical lens L attached to the lens support member 30. .

また、真空槽２の天井面内側の中央部には、図１に示すように、円筒状の中心フレーム８が固着されており、中心フレーム８の内部空間には円柱状の膜厚制御センサ９が真空槽２の上方へ突出する形で埋め込まれている。また、中心フレーム８の周囲には、回転フレーム１０が固着されている。この回転フレーム１０は、図２および図３に示すように、八角筒状の筒体１０ａと、筒体１０ａの上端近傍に等角度間隔（４５°間隔）で放射状に延設された８枚の上部片１０ｂと、筒体１０ａの下端に等角度間隔（４５°間隔）で放射状に延設された８枚の下部片１０ｃとから一体に構成されている。 Further, as shown in FIG. 1, a cylindrical center frame 8 is fixed to a central portion on the inner side of the ceiling surface of the vacuum chamber 2, and a columnar film thickness control sensor 9 is provided in the inner space of the center frame 8. Are embedded so as to protrude above the vacuum chamber 2. A rotating frame 10 is fixed around the center frame 8. As shown in FIGS. 2 and 3, the rotating frame 10 includes an octagonal cylindrical body 10 a and eight sheets radially extending at equal angular intervals (45 ° intervals) in the vicinity of the upper end of the cylindrical body 10 a. The upper piece 10b is integrally formed with eight lower pieces 10c extending radially at equal angular intervals (45 ° intervals) at the lower end of the cylindrical body 10a.

また、中心フレーム８の周囲には、図１および図２に示すように、駆動ベアリング１２を介して駆動ギア１３が軸心ＣＴ１を中心として回転自在に取り付けられている。なお、真空槽２の天井面外側には動力モーター１５が設置されており、動力モーター１５に通電することにより、駆動ギア１３を回転させることができる。 Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a drive gear 13 is attached to the periphery of the center frame 8 via a drive bearing 12 so as to be rotatable about the axis CT1. A power motor 15 is installed outside the ceiling surface of the vacuum chamber 2, and the drive gear 13 can be rotated by energizing the power motor 15.

また、駆動ギア１３には、図１および図２に示すように、８つの動力伝達機構２０が、ベアリング２４を介して回転フレーム１０の上部片１０ｂに、軸心ＣＴ２を中心として回転自在に支持された形で取り付けられている。各動力伝達機構２０は、第１回転軸２１、平歯車からなる第１中間ギア２２、傘歯車（ベベルギア）からなる第２中間ギア２３から構成されている。ここで、第１回転軸２１は、図１に示すように、ベアリング２４に嵌着されており、第１回転軸２１の上端には第１中間ギア２２が嵌着されて駆動ギア１３に噛み合っている。一方、第１回転軸２１の下端には、図１および図３に示すように、第２中間ギア２３が着脱自在に嵌着されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, eight power transmission mechanisms 20 are supported by the drive gear 13 on the upper piece 10 b of the rotating frame 10 via bearings 24 so as to be rotatable about the axis CT 2. It is attached in the shape. Each power transmission mechanism 20 includes a first rotating shaft 21, a first intermediate gear 22 made of a spur gear, and a second intermediate gear 23 made of a bevel gear (bevel gear). Here, as shown in FIG. 1, the first rotating shaft 21 is fitted to the bearing 24, and the first intermediate gear 22 is fitted to the upper end of the first rotating shaft 21 and meshes with the drive gear 13. ing. On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 3, a second intermediate gear 23 is detachably fitted to the lower end of the first rotating shaft 21.

また、動力伝達機構２０の下側には、図１および図６に示すように、レンズ支持部材３０が、自在軸受３２を介して回転フレーム１０の下部片１０ｃに、軸心ＣＴ３を中心として回転自在に、かつ矢印Ａ、Ｂ方向に揺動自在に支持された形で取り付けられている。レンズ支持部材３０は、第２回転軸３１、傘歯車（ベベルギア）からなる第３中間ギア３３、レンズ保持具３４から構成されている。また、自在軸受３２は、図６に示すように、ベアリングボックス３２ａ、ベアリング３２ｂおよびスライド溝３２ｃから構成されており、ベアリング３２ｂはベアリングボックス３２ａ内でスライド溝３２ｃに沿って矢印Ｍ、Ｎ方向に揺動自在に支持されている。 As shown in FIGS. 1 and 6, the lens support member 30 is rotated on the lower piece 10 c of the rotary frame 10 via the universal bearing 32 around the shaft center CT 3 on the lower side of the power transmission mechanism 20. It is attached so as to be freely supported and swingable in the directions of arrows A and B. The lens support member 30 includes a second rotating shaft 31, a third intermediate gear 33 including a bevel gear (bevel gear), and a lens holder 34. As shown in FIG. 6, the universal bearing 32 includes a bearing box 32a, a bearing 32b, and a slide groove 32c. The bearing 32b extends in the direction of arrows M and N along the slide groove 32c in the bearing box 32a. It is swingably supported.

ここで、第２回転軸３１は、図１に示すように、ベアリング３２ｂに嵌着されており、第２回転軸３１の上端には、第３中間ギア３３が着脱自在に嵌着されて第２中間ギア２３に噛み合っている。一方、第２回転軸３１の下端にはレンズ保持具３４が取り付けられており、このレンズ保持具３４は、図５に示すように、円錐筒状の上部ホルダ３４ａ、リング状の下部ホルダ３４ｂ、複数個の止めねじ３４ｃ、ねじ山３４ｄから構成されている。ここで、上部ホルダ３４ａに半球レンズＬを装填し、この半球レンズＬを下部ホルダ３４ｂで押さえ込み、この下部ホルダ３４ｂを止めねじ３４ｃで上部ホルダ３４ａに止めつけることにより、レンズ保持具３４に半球レンズＬを保持することができる。また、ねじ山３４ｄを第２回転軸３１にねじ込むことにより、レンズ保持具３４を第２回転軸３１に固定することができる。 Here, as shown in FIG. 1, the second rotating shaft 31 is fitted to a bearing 32 b, and a third intermediate gear 33 is detachably fitted to the upper end of the second rotating shaft 31. 2 meshes with the intermediate gear 23. On the other hand, a lens holder 34 is attached to the lower end of the second rotating shaft 31, and as shown in FIG. 5, the lens holder 34 has a conical cylindrical upper holder 34a, a ring-shaped lower holder 34b, It comprises a plurality of set screws 34c and thread 34d. Here, the hemispherical lens L is loaded in the upper holder 34a, the hemispherical lens L is pressed by the lower holder 34b, and the lower holder 34b is fastened to the upper holder 34a by a set screw 34c, whereby the hemispherical lens is attached to the lens holder 34. L can be held. In addition, the lens holder 34 can be fixed to the second rotation shaft 31 by screwing the thread 34 d into the second rotation shaft 31.

また、レンズ支持部材３０の下方には、図１に示すように、ドーム台座４０が真空槽２の側壁と中心フレーム８との間に水平に架け渡されて設置されている。ドーム台座４０の上側にはリングドーム４１が載置されており、リングドーム４１には、レンズ保持具３４に保持された半球レンズＬを蒸発装置４側に露出させるための丸孔４１ａが形成されている。また、ドーム台座４０の下方には膜厚補正板４５が配置されている。 Also, below the lens support member 30, as shown in FIG. 1, a dome pedestal 40 is installed horizontally across the side wall of the vacuum chamber 2 and the center frame 8. A ring dome 41 is placed on the upper side of the dome pedestal 40, and the ring dome 41 is formed with a round hole 41a for exposing the hemispherical lens L held by the lens holder 34 to the evaporator 4 side. ing. A film thickness correction plate 45 is disposed below the dome base 40.

さらに、回転フレーム１０の下部片１０ｃとリングドーム４１との間には、ヒーターパネル４２が真空槽２の側壁と中心フレーム８との間に水平に架け渡されて設置されており、ヒーターパネル４２上には断熱板４３が貼設されている。 Further, between the lower piece 10 c of the rotating frame 10 and the ring dome 41, a heater panel 42 is installed horizontally across the side wall of the vacuum chamber 2 and the center frame 8. A heat insulating plate 43 is stuck on the top.

次に、作用について説明する。 Next, the operation will be described.

以上のような構成を有する真空蒸着装置１において、半球レンズＬの表面に反射膜などの膜を真空蒸着して成膜する際には、次の手順による。 In the vacuum deposition apparatus 1 having the above-described configuration, when a film such as a reflective film is deposited on the surface of the hemispherical lens L by vacuum deposition, the following procedure is used.

まず、レンズ装着工程で、半球レンズＬをレンズ保持具３４に装着する。 First, in the lens mounting process, the hemispherical lens L is mounted on the lens holder 34.

次に、レンズ傾斜工程に移行し、半球レンズＬの曲率に応じてレンズ支持部材３０の軸心ＣＴ３を傾ける。それには、図６に示すように、第２中間ギア２３と第３中間ギア３３との組み合わせを交換する。つまり、第２中間ギア２３、第３中間ギア３３のいずれか一方または双方を交換する。その結果、第２回転軸３１、ひいてはレンズ支持部材３０の軸心ＣＴ３が傾斜する。そして、これに伴って半球レンズＬの中心軸も同じ角度だけ傾斜する。 Next, the process proceeds to the lens tilting step, and the axis CT3 of the lens support member 30 is tilted according to the curvature of the hemispherical lens L. For this purpose, the combination of the second intermediate gear 23 and the third intermediate gear 33 is exchanged as shown in FIG. That is, one or both of the second intermediate gear 23 and the third intermediate gear 33 are exchanged. As a result, the second rotation shaft 31, and consequently the axis CT3 of the lens support member 30, is inclined. Accordingly, the central axis of the hemispherical lens L is also inclined by the same angle.

なお、第２中間ギア２３と第３中間ギア３３との組み合わせの交換により、蒸発装置４から半球レンズＬまでの距離が大きく変わる場合は、第２中間ギア２３を第１回転軸２１の軸心方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に、第３中間ギア３３を第２回転軸３１の軸心方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）に適宜移動させ、また、必要に応じて第２回転軸３１を交換することにより、蒸発装置４から半球レンズＬまでの距離があまり変わらないようにする。 In addition, when the distance from the evaporator 4 to the hemispherical lens L greatly changes due to the exchange of the combination of the second intermediate gear 23 and the third intermediate gear 33, the second intermediate gear 23 is made to be the axis of the first rotating shaft 21. The third intermediate gear 33 is appropriately moved in the axial direction (arrow E, F direction) of the second rotating shaft 31 in the direction (arrow C, D direction), and the second rotating shaft 31 is replaced as necessary. By doing so, the distance from the evaporator 4 to the hemispherical lens L is not changed so much.

こうして半球レンズＬの曲率に応じてレンズ支持部材３０の軸心ＣＴ３が傾いたところで、レンズ回転工程に移行し、レンズ支持部材３０を所定の回転速度（例えば、15.6ｒｐｍ）で自転させる。それには、動力モーター１５に通電して駆動ギア１３を回転させる。すると、それに伴って動力伝達機構２０が軸心ＣＴ２を中心として回転するため、レンズ支持部材３０、ひいては半球レンズＬが軸心ＣＴ３を中心として自転する。 Thus, when the axial center CT3 of the lens support member 30 is inclined according to the curvature of the hemispherical lens L, the process proceeds to the lens rotation process, and the lens support member 30 is rotated at a predetermined rotation speed (for example, 15.6 rpm). For this purpose, the drive motor 13 is rotated by energizing the power motor 15. Accordingly, since the power transmission mechanism 20 rotates about the axis CT2, the lens support member 30, and thus the hemispherical lens L, rotates about the axis CT3.

次に、雰囲気調整工程に移行し、真空槽２内を蒸着雰囲気にする。それには、排気口３から吸引することにより、真空槽２内を所定の真空度（例えば、1.33×１０^-2Ｐａ）に達するまで排気する。また、ヒーターパネル４２に通電して真空槽２内を加熱する。 Next, it transfers to an atmosphere adjustment process and makes the inside of the vacuum chamber 2 into a vapor deposition atmosphere. For this purpose, the inside of the vacuum chamber 2 is evacuated until it reaches a predetermined degree of vacuum (for example, 1.33 × 10 ⁻² Pa) by suction from the exhaust port 3. Further, the heater panel 42 is energized to heat the inside of the vacuum chamber 2.

こうして真空槽２内が蒸着雰囲気になったところで、成膜工程に移行し、蒸発源６から坩堝５内に膜材料を移し、電子ビームによって膜材料を加熱した後、シャッター７を開ける。すると、坩堝５から膜材料が蒸発し、真空槽２内を上方へ拡散した後、半球レンズＬの表面に衝突して付着する。その結果、半球レンズＬの表面に膜（単層膜）が形成される。 Thus, when the inside of the vacuum chamber 2 is in a vapor deposition atmosphere, the process proceeds to a film forming process, the film material is transferred from the evaporation source 6 into the crucible 5, the film material is heated by an electron beam, and then the shutter 7 is opened. Then, the film material evaporates from the crucible 5, diffuses upward in the vacuum chamber 2, and then collides with and adheres to the surface of the hemispherical lens L. As a result, a film (single layer film) is formed on the surface of the hemispherical lens L.

このとき、半球レンズＬは自転しているため、半球レンズＬの表面に形成される膜は半球レンズＬの周方向において均一となる。 At this time, since the hemispherical lens L rotates, the film formed on the surface of the hemispherical lens L is uniform in the circumferential direction of the hemispherical lens L.

また、レンズ支持部材３０の軸心ＣＴ３は半球レンズＬの曲率に応じて傾斜しているので、たとえ半球レンズＬの曲率半径が小さくても、半球レンズＬの中心部と周辺部とで膜厚差が生じる事態は発生せず、半球レンズＬの表面に形成される膜は半球レンズＬの半径方向においても均一となる。したがって、半球レンズＬの中心部と周辺部とで反射率などの膜特性が異なったり、半球レンズＬの周辺部に膜剥がれが生じたりする恐れはない。 Further, since the axial center CT3 of the lens support member 30 is inclined according to the curvature of the hemispherical lens L, even if the radius of curvature of the hemispherical lens L is small, the film thickness at the central portion and the peripheral portion of the hemispherical lens L. A situation in which a difference occurs does not occur, and the film formed on the surface of the hemispherical lens L is uniform in the radial direction of the hemispherical lens L. Therefore, there is no possibility that the film characteristics such as reflectance are different between the central part and the peripheral part of the hemispherical lens L or film peeling occurs in the peripheral part of the hemispherical lens L.

そして、半球レンズＬの表面に形成される膜の膜厚は膜厚制御センサ９によって検出され、所定膜厚の膜が形成された時点で、この成膜工程を終わらせる。ここで、真空蒸着装置１による半球レンズＬの成膜作業が終了する。 Then, the film thickness of the film formed on the surface of the hemispherical lens L is detected by the film thickness control sensor 9, and when the film having a predetermined film thickness is formed, this film forming process is terminated. Here, the film forming operation of the hemispherical lens L by the vacuum vapor deposition apparatus 1 is completed.

この実施の形態１によれば、真空槽２内にヒーターパネル４２が設置されているため、真空槽２内を均熱化し、半球レンズＬの成膜作業を効率よく進めることができる。 According to the first embodiment, since the heater panel 42 is installed in the vacuum chamber 2, the inside of the vacuum chamber 2 is soaked, and the film forming operation of the hemispherical lens L can proceed efficiently.

しかも、このヒーターパネル４２の上側には断熱板４３が設けられているため、ヒーターパネル４２の熱が回転フレーム１０の下部片１０ｃより上側に伝わって各種の不具合（動力伝達機構２０の伝達ロスの増大その他）を惹起する心配はない。
［発明の実施の形態２］ Moreover, since the heat insulating plate 43 is provided on the upper side of the heater panel 42, the heat of the heater panel 42 is transmitted to the upper side from the lower piece 10 c of the rotating frame 10 and various problems (the transmission loss of the power transmission mechanism 20 is reduced). There is no worry of causing an increase.
[Embodiment 2 of the Invention]

図７には、本発明の実施の形態２を示す。 FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention.

まず、構成を説明する。 First, the configuration will be described.

真空蒸着装置１は、図７に示すように、円筒状の真空槽２を有しており、真空槽２の側壁には排気口３が形成されている。また、真空槽２の底面内側の中央部には蒸発装置４が載置されており、この蒸発装置４は、坩堝５、抵抗加熱式の蒸発源６、シャッター７から構成されている。ここで、坩堝５は真空槽２の底面内側の中央部に載置されており、坩堝５の近傍には蒸発源６が設置されている。さらに、坩堝５の上方にはシャッター７が開閉自在に設けられている。 As shown in FIG. 7, the vacuum evaporation apparatus 1 has a cylindrical vacuum chamber 2, and an exhaust port 3 is formed on the side wall of the vacuum chamber 2. In addition, an evaporator 4 is placed at the center inside the bottom surface of the vacuum chamber 2, and the evaporator 4 is composed of a crucible 5, a resistance heating type evaporation source 6, and a shutter 7. Here, the crucible 5 is placed at the center inside the bottom surface of the vacuum chamber 2, and an evaporation source 6 is installed in the vicinity of the crucible 5. Further, a shutter 7 is provided above the crucible 5 so as to be openable and closable.

また、真空槽２の天井面内側の中央部には、図７に示すように、円筒状の中心フレーム８が軸心ＣＴ４を中心として回転自在に取り付けられており、動力モーター（図示せず）に通電することにより、中心フレーム８を回転させることができる。また、中心フレーム８の内部空間には円柱状の膜厚制御センサ９が真空槽２の上方へ突出する形で埋め込まれており、中心フレーム８の外周にはドーム台座４０が水平に設置されている。ドーム台座４０の上側にはリングドーム４１が載置されており、リングドーム４１には、後述するレンズ保持具３４に保持された半球レンズＬを蒸発装置４側に露出させるための丸孔４１ａが形成されている。また、リングドーム４１の外周にはリング状のリング支持台４８が付設されており、リング支持台４８の下方にはリング状のボール受け台４６が、真空槽２の側壁内側に固定された形で配設されている。そして、これらのリング支持台４８、ボール受け台４６間には、多数個のセラミックボール４７が円周上に配置されて転動自在に介在している。さらに、リング支持台４８の上側には公転ギアリング４９が、軸心ＣＴ４を中心として回転自在に、かつ着脱自在に取り付けられている。 Further, as shown in FIG. 7, a cylindrical center frame 8 is attached to a central portion inside the ceiling surface of the vacuum chamber 2 so as to be rotatable about the axis CT4, and a power motor (not shown). By energizing the center frame 8, the center frame 8 can be rotated. A cylindrical film thickness control sensor 9 is embedded in the inner space of the center frame 8 so as to protrude upward from the vacuum chamber 2, and a dome base 40 is horizontally installed on the outer periphery of the center frame 8. Yes. A ring dome 41 is placed on the upper side of the dome pedestal 40, and the ring dome 41 has a round hole 41 a for exposing a hemispherical lens L held by a lens holder 34 to be described later to the evaporator 4 side. Is formed. A ring-shaped ring support base 48 is attached to the outer periphery of the ring dome 41, and a ring-shaped ball support base 46 is fixed to the inside of the side wall of the vacuum chamber 2 below the ring support base 48. It is arranged by. A large number of ceramic balls 47 are arranged on the circumference between the ring support base 48 and the ball receiving base 46 so as to be freely rollable. Further, a revolving gear ring 49 is attached to the upper side of the ring support 48 so as to be rotatable about the axis CT4 and detachable.

また、真空槽２の側壁外側には、図７に示すように、動力モーター１５が取り付けられており、動力モーター１５の回転軸には駆動ギア１３が嵌着されている。駆動ギア１３には動力伝達機構２０が、軸心ＣＴ５を中心として回転自在に支持された形で取り付けられており、動力伝達機構２０は、第１回転軸２１、平歯車からなる第１中間ギア２２、平歯車からなる第２中間ギア２３から構成されている。ここで、第１回転軸２１の上端には第１中間ギア２２が嵌着されて駆動ギア１３に噛み合っている。一方、第１回転軸２１の下端には第２中間ギア２３が嵌着されて公転ギアリング４９に噛み合っている。 Further, as shown in FIG. 7, a power motor 15 is attached to the outside of the side wall of the vacuum chamber 2, and a drive gear 13 is fitted to the rotating shaft of the power motor 15. A power transmission mechanism 20 is attached to the drive gear 13 so as to be rotatably supported about the axis CT5. The power transmission mechanism 20 includes a first rotating shaft 21 and a first intermediate gear including a spur gear. 22, a second intermediate gear 23 composed of a spur gear. Here, a first intermediate gear 22 is fitted to the upper end of the first rotating shaft 21 and meshed with the drive gear 13. On the other hand, the second intermediate gear 23 is fitted to the lower end of the first rotating shaft 21 and meshes with the revolution gear ring 49.

また、公転ギアリング４９には、図７に示すように、レンズ支持部材３０が、自在軸受３２を介してリングドーム４１に、軸心ＣＴ６を中心として回転自在に、かつ揺動自在に支持された形で取り付けられている。レンズ支持部材３０は、第２回転軸３１、傘歯車からなる第３中間ギア３３、レンズ保持具３４から構成されている。また、自在軸受３２の構造は、上述した実施の形態１と同様である。 Further, as shown in FIG. 7, the lens support member 30 is supported on the revolving gear ring 49 by the ring dome 41 via the free bearing 32 so as to be rotatable and swingable about the axis CT6. It is attached in the form. The lens support member 30 includes a second rotating shaft 31, a third intermediate gear 33 formed of a bevel gear, and a lens holder 34. The structure of the universal bearing 32 is the same as that of the first embodiment described above.

ここで、第２回転軸３１の上端には、図７に示すように、第３中間ギア３３が着脱自在に嵌着されて公転ギアリング４９に噛み合っている。一方、第２回転軸３１の下端にはレンズ保持具３４が取り付けられている。このレンズ保持具３４の構造は、上述した実施の形態１と同様である。 Here, as shown in FIG. 7, the third intermediate gear 33 is detachably fitted to the upper end of the second rotating shaft 31 and meshes with the revolving gear ring 49. On the other hand, a lens holder 34 is attached to the lower end of the second rotation shaft 31. The structure of the lens holder 34 is the same as that of the first embodiment described above.

さらに、リングドーム４１の上方には、ヒーターパネル４２が設置されている。 Further, a heater panel 42 is installed above the ring dome 41.

以上のような構成を有する真空蒸着装置１において、曲率半径５〜３０ｍｍ程度の小径の半球レンズＬの表面に反射膜などの膜を真空蒸着して成膜する際には、次の手順による。 In the vacuum deposition apparatus 1 having the above-described configuration, when a film such as a reflective film is vacuum deposited on the surface of the small hemispherical lens L having a radius of curvature of about 5 to 30 mm, the following procedure is used.

次に、レンズ傾斜工程に移行し、半球レンズＬの曲率に応じてレンズ支持部材３０の軸心ＣＴ６を傾ける。それには、公転ギアリング４９と第３中間ギア３３との組み合わせを交換する。その結果、第２回転軸３１、ひいてはレンズ支持部材３０の軸心ＣＴ６が傾斜する。そして、これに伴って半球レンズＬの中心軸も同じ角度だけ傾斜する。 Next, the process proceeds to a lens tilting process, and the axis CT6 of the lens support member 30 is tilted according to the curvature of the hemispherical lens L. For this purpose, the combination of the revolving gear ring 49 and the third intermediate gear 33 is exchanged. As a result, the second rotation shaft 31, and consequently the axis CT6 of the lens support member 30, is inclined. Accordingly, the central axis of the hemispherical lens L is also inclined by the same angle.

ここで、半球レンズＬの曲率と軸心ＣＴ６の傾斜角との関係は、上述した実施の形態１と同様である。 Here, the relationship between the curvature of the hemispherical lens L and the inclination angle of the axis CT6 is the same as in the first embodiment.

こうして半球レンズＬの曲率に応じてレンズ支持部材３０の軸心ＣＴ６が傾いたところで、レンズ公転工程に移行し、レンズ支持部材３０を所定の回転速度（例えば、6ｒｐｍ）で公転させる。それには、中心フレーム８を回転させる。すると、それに伴ってリングドーム４１およびリング支持台４８が軸心ＣＴ４を中心として回転するため、レンズ支持部材３０、ひいては半球レンズＬが軸心ＣＴ４を中心として公転する。 When the axial center CT6 of the lens support member 30 is tilted according to the curvature of the hemispherical lens L in this way, the lens revolving process is performed, and the lens support member 30 is revolved at a predetermined rotational speed (for example, 6 rpm). For this purpose, the center frame 8 is rotated. As a result, the ring dome 41 and the ring support base 48 rotate around the axis CT4, so that the lens support member 30, and consequently the hemispherical lens L, revolves around the axis CT4.

続いて、レンズ自転工程に移行し、レンズ支持部材３０を所定の回転速度（例えば、15.6ｒｐｍ）で自転させる。それには、動力モーター１５に通電して駆動ギア１３を回転させる。すると、それに伴って動力伝達機構２０が軸心ＣＴ５を中心として回転するため、レンズ支持部材３０、ひいては半球レンズＬが軸心ＣＴ６を中心として自転する。 Subsequently, the process proceeds to a lens rotation process, and the lens support member 30 is rotated at a predetermined rotation speed (for example, 15.6 rpm). For this purpose, the drive motor 13 is rotated by energizing the power motor 15. As a result, the power transmission mechanism 20 rotates about the axis CT5, so that the lens support member 30, and thus the hemispherical lens L, rotates about the axis CT6.

これにより、半球レンズＬは、軸心ＣＴ４を中心として公転しつつ、軸心ＣＴ６を中心として自転した状態となる。 As a result, the hemispherical lens L revolves around the axis CT4 and rotates around the axis CT6.

次に、雰囲気調整工程に移行し、上述した実施の形態１と同様の手順により、真空槽２内を蒸着雰囲気にする。 Next, the process proceeds to an atmosphere adjustment step, and the inside of the vacuum chamber 2 is made a vapor deposition atmosphere by the same procedure as that of the first embodiment described above.

こうして真空槽２内が蒸着雰囲気になったところで、成膜工程に移行し、蒸発源６から坩堝５内に膜材料を移し、抵抗加熱によって膜材料を加熱した後、シャッター７を開ける。すると、坩堝５から膜材料が蒸発し、真空槽２内を上方へ拡散した後、半球レンズＬの表面に衝突して付着する。その結果、半球レンズＬの表面に膜（単層膜）が形成される。 Thus, when the inside of the vacuum chamber 2 is in the vapor deposition atmosphere, the process proceeds to a film forming process, the film material is transferred from the evaporation source 6 into the crucible 5, the film material is heated by resistance heating, and then the shutter 7 is opened. Then, the film material evaporates from the crucible 5, diffuses upward in the vacuum chamber 2, and then collides with and adheres to the surface of the hemispherical lens L. As a result, a film (single layer film) is formed on the surface of the hemispherical lens L.

また、レンズ支持部材３０の軸心ＣＴ６は半球レンズＬの曲率に応じて傾斜しているので、たとえ半球レンズＬの曲率半径が小さくても、半球レンズＬの中心部と周辺部とで膜厚差が生じる事態は発生せず、半球レンズＬの表面に成膜される膜は半球レンズＬの半径方向においても均一となる。したがって、半球レンズＬの中心部と周辺部とで反射率などの膜特性が異なったり、半球レンズＬの周辺部に膜剥がれが生じたりする恐れはない。 Further, since the axial center CT6 of the lens support member 30 is inclined according to the curvature of the hemispherical lens L, even if the radius of curvature of the hemispherical lens L is small, the film thickness is at the center and the peripheral part of the hemispherical lens L. A situation in which a difference occurs does not occur, and the film formed on the surface of the hemispherical lens L is uniform even in the radial direction of the hemispherical lens L. Therefore, there is no possibility that the film characteristics such as reflectance are different between the central part and the peripheral part of the hemispherical lens L or film peeling occurs in the peripheral part of the hemispherical lens L.

さらに、半球レンズＬは公転しているため、真空槽２内において膜材料に拡散むらがあったとしても、半球レンズＬの膜厚を均一化することができる。 Furthermore, since the hemispherical lens L revolves, even if there is uneven diffusion of the film material in the vacuum chamber 2, the film thickness of the hemispherical lens L can be made uniform.

この実施の形態２によれば、真空槽２内にヒーターパネル４２が設置されているため、真空槽２内を均熱化し、半球レンズＬの成膜作業を効率よく進めることができる。 According to the second embodiment, since the heater panel 42 is installed in the vacuum chamber 2, the inside of the vacuum chamber 2 is soaked, and the film forming operation of the hemispherical lens L can proceed efficiently.

また、第１中間ギア２２は真空槽２の外部にあり、第２中間ギア２３は真空槽２の内部にあるため、動力モーター１５を真空槽２内に設ける必要がなくなる。したがって、動力モーター１５に耐真空性が不要となり、汎用の動力モーター１５を用いることができ、経済性に優れる。 Further, since the first intermediate gear 22 is outside the vacuum chamber 2 and the second intermediate gear 23 is inside the vacuum chamber 2, it is not necessary to provide the power motor 15 in the vacuum chamber 2. Therefore, vacuum resistance is not required for the power motor 15, and a general-purpose power motor 15 can be used, which is excellent in economic efficiency.

さらに、リング支持台４８は、転動自在のセラミックボール４７を介してボール受け台４６上に支持されているので、レンズ公転工程において、レンズ支持部材３０の公転動作は円滑に行われる。
［発明のその他の実施の形態］ Further, since the ring support base 48 is supported on the ball receiving base 46 via the rollable ceramic balls 47, the revolving operation of the lens support member 30 is performed smoothly in the lens revolving process.
[Other Embodiments of the Invention]

なお、上述した実施の形態１、２では、１個のレンズ支持部材３０を有する真空蒸着装置１について説明したが、駆動ギア１３の軸心ＣＴ１、中心フレーム８の軸心ＣＴ４を中心とする円周上に複数個（２個以上）のレンズ支持部材３０を等角度間隔で配設してもよい。レンズ支持部材３０が複数個である場合、複数個の半球レンズＬに同時に成膜することができるため、レンズ支持部材３０が１個である場合と比べて作業効率を大幅に向上させることが可能となる。 In the first and second embodiments described above, the vacuum deposition apparatus 1 having one lens support member 30 has been described. However, a circle centering on the axis CT1 of the drive gear 13 and the axis CT4 of the center frame 8 is the center. A plurality (two or more) of lens support members 30 may be arranged at equal angular intervals on the circumference. When there are a plurality of lens support members 30, it is possible to form a film on a plurality of hemispherical lenses L at the same time, so that the working efficiency can be greatly improved compared to the case where there is a single lens support member 30. It becomes.

また、上述した実施の形態１、２では、レンズ支持部材３０の軸心ＣＴ３、ＣＴ６を傾けることにより、レンズ保持具３４に保持された半球レンズＬを傾斜させる場合について説明した。しかし、レンズ保持具３４に対する半球レンズＬの保持角度を変更することにより、半球レンズＬの中心軸を傾斜させることも可能である。要するに、複数個のレンズ支持部材３０において、半球レンズＬの中心軸の角度が個別に設定可能となっていればよい。 In the first and second embodiments, the case where the hemispherical lens L held by the lens holder 34 is tilted by tilting the axes CT3 and CT6 of the lens support member 30 has been described. However, the central axis of the hemispherical lens L can be inclined by changing the holding angle of the hemispherical lens L with respect to the lens holder 34. In short, it is only necessary that the angle of the central axis of the hemispherical lens L can be set individually in the plurality of lens support members 30.

また、上述した実施の形態１、２では、成膜工程に先立って半球レンズＬの中心軸を傾ける場合について説明した。しかし、第３中間ギア３３として偏芯ギアを採用することにより、成膜工程において（成膜作業中に）、レンズ支持部材３０の自転に連動させて半球レンズＬの中心軸の傾斜角度を周期的に変更することもできる。 In the first and second embodiments, the case where the central axis of the hemispherical lens L is tilted prior to the film forming process has been described. However, by adopting an eccentric gear as the third intermediate gear 33, the inclination angle of the central axis of the hemispherical lens L is cycled in conjunction with the rotation of the lens support member 30 in the film formation process (during film formation). Can also be changed.

また、上述した実施の形態１、２では、半球レンズＬに成膜する場合について説明したが、半球レンズＬ以外のレンズ（例えば、ボールレンズ、平凸レンズ、両凸レンズ、平凹レンズ、両凹レンズ、円錐レンズなど）に成膜する場合にも同様に適用可能である。さらに、レンズ以外のワーク（例えば、方物面鏡、楕円鏡、プリズム、ペンタプリズム、ピラミッドプリズムなど）に成膜する場合にも同様に適用可能である。 In the first and second embodiments described above, the film is formed on the hemispherical lens L. However, lenses other than the hemispherical lens L (for example, ball lenses, planoconvex lenses, biconvex lenses, planoconcave lenses, biconcave lenses, cones). The same applies to the case of forming a film on a lens or the like. Furthermore, the present invention can be similarly applied to a case where a film is formed on a work other than a lens (for example, a rectangular mirror, an elliptical mirror, a prism, a pentaprism, a pyramid prism, etc.).

さらに、上述した実施の形態１、２では、それぞれ電子ビーム式、抵抗加熱式の蒸発源６を備えた真空蒸着装置１について説明したが、蒸発源６の加熱溶解方式は、電子ビーム式や抵抗加熱式に限るわけではなく、高周波誘導式、レーザー式など種々の方式を採用することができる。 Further, in the first and second embodiments described above, the vacuum deposition apparatus 1 provided with the electron beam type and resistance heating type evaporation source 6 has been described, but the heating and melting method of the evaporation source 6 may be an electron beam type or a resistance type. The heating method is not limited, and various methods such as a high frequency induction method and a laser method can be employed.

また、上述した実施の形態１、２では、成膜装置として真空蒸着装置１を取り上げて説明したが、真空蒸着装置１以外の成膜装置（例えば、スパッタ装置など）にも同様に適用可能である。 In the first and second embodiments described above, the vacuum vapor deposition apparatus 1 has been described as the film deposition apparatus. However, the present invention can be similarly applied to film deposition apparatuses other than the vacuum vapor deposition apparatus 1 (for example, a sputtering apparatus). is there.

また、上述した実施の形態１、２では、半球レンズＬに単層膜を形成する場合について説明したが、単層膜のみならず多層膜を形成する場合にも同様に適用可能である。多層膜を形成する場合、膜厚むらが積み重なるため、ますます本発明の有用性が増大することになる。 In the first and second embodiments described above, the case where the single layer film is formed on the hemispherical lens L has been described. However, the present invention can be similarly applied to the case where a multilayer film is formed as well as the single layer film. In the case of forming a multilayer film, since the film thickness unevenness is accumulated, the usefulness of the present invention is further increased.

また、上述した実施の形態１、２では、第１回転軸２１、第１中間ギア２２、第２中間ギア２３からなる動力伝達機構２０を用いる場合について説明したが、この動力伝達機構２０として、別の機構（例えば、遊星歯車機構など）を代用することもできる。 In the first and second embodiments described above, the case where the power transmission mechanism 20 including the first rotating shaft 21, the first intermediate gear 22, and the second intermediate gear 23 is used has been described. Another mechanism (for example, a planetary gear mechanism or the like) can be substituted.

さらにまた、上述した実施の形態２では、真空槽２内でレンズ支持部材３０を公転させる場合について説明したが、レンズ支持部材３０を公転させる代わりに蒸発装置４を自転させても構わない。つまり、蒸発装置４に対してレンズ支持部材３０を相対的に公転させればよい。そして、蒸発装置４を自転させる場合は、レンズ支持部材３０を公転させる場合と比べて駆動エネルギーが少なくて済むので、省エネ性に優れる利点がある。 Furthermore, in the second embodiment described above, the case where the lens support member 30 is revolved in the vacuum chamber 2 has been described. However, instead of revolving the lens support member 30, the evaporation device 4 may be rotated. That is, the lens support member 30 may be revolved relative to the evaporator 4. And when rotating the evaporation apparatus 4, since driving energy may be less compared with the case where the lens support member 30 is revolved, there exists an advantage which is excellent in energy-saving property.

本発明は、特に他品種少量生産のレンズなどの光学素子に対する成膜に向いている。 The present invention is particularly suitable for forming a film on an optical element such as a lens produced in a small amount of other types.

本発明の実施の形態１に係る真空蒸着装置（自転タイプ）を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the vacuum evaporation system (spinning type) which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１に示す真空蒸着装置のII−II線による断面図である。It is sectional drawing by the II-II line of the vacuum evaporation system shown in FIG. 図１に示す真空蒸着装置のIII−III線による断面図である。It is sectional drawing by the III-III line of the vacuum evaporation system shown in FIG. 同実施の形態１に係るレンズ支持部材の正面図である。FIG. 3 is a front view of the lens support member according to the first embodiment. 同実施の形態１に係るレンズホルダを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lens holder which concerns on the same Embodiment 1. 同実施の形態１に係るレンズ傾斜工程を示す模式図であって、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。It is a schematic diagram which shows the lens inclination process which concerns on the same Embodiment 1, Comprising: (a) is the front view, (b) is the top view. 本発明の実施の形態２に係る真空蒸着装置（自公転タイプ）を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the vacuum evaporation system (self-revolving type) which concerns on Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１……真空蒸着装置（成膜装置）
２……真空槽
３……排気口
４……蒸発装置
５……坩堝
６……蒸発源
７……シャッター
８……中心フレーム
９……膜厚制御センサ
１０……回転フレーム
１０ａ……筒体
１０ｂ……上部片
１０ｃ……下部片
１２……駆動ベアリング
１３……駆動ギア
１５……動力モーター
２０……動力伝達機構
２１……第１回転軸
２２……第１中間ギア
２３……第２中間ギア
２４……ベアリング
３０……レンズ支持部材（ワーク支持手段）
３１……第２回転軸
３２……自在軸受
３２ａ……ベアリングボックス
３２ｂ……ベアリング
３２ｃ……スライド溝
３３……第３中間ギア
３４……レンズ保持具
３４ａ……上部ホルダ
３４ｂ……下部ホルダ
３４ｃ……止めねじ
３４ｄ……ねじ山
４０……ドーム台座
４１……リングドーム
４１ａ……丸孔
４２……ヒーターパネル
４３……断熱板
４５……膜厚補正板
４６……ボール受け台
４７……セラミックボール
４８……リング支持台
４９……公転ギアリング
ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３、ＣＴ４、ＣＴ５、ＣＴ６……軸心
Ｌ……半球レンズ（ワーク） 1 ... Vacuum deposition equipment (film deposition equipment)
2 ... Vacuum chamber 3 ... Exhaust port 4 ... Evaporation device 5 ... Crucible 6 ... Evaporation source 7 ... Shutter 8 ... Center frame 9 ... Thickness control sensor 10 ... Rotating frame 10a ... Cylinder 10b …… Upper piece 10c …… Lower piece 12 …… Drive bearing 13 …… Drive gear 15 …… Power motor 20 …… Power transmission mechanism 21 …… First rotating shaft 22 …… First intermediate gear 23 …… Second Intermediate gear 24 …… Bearing 30 …… Lens support member (work support means)
31 …… Second shaft 32 …… Swivel bearing 32a …… Bearing box 32b …… Bearing 32c …… Slide groove 33 …… Third intermediate gear 34 …… Lens holder 34a …… Upper holder 34b …… Lower holder 34c …… Set screw 34d …… Thread 40 …… Dome base 41 …… Ring dome 41a …… Round hole 42 …… Heater panel 43 …… Heat insulation plate 45 …… Film thickness correction plate 46 …… Ball cradle 47 …… Ceramic ball 48 …… Ring support base 49 …… Revolving gear ring CT1, CT2, CT3, CT4, CT5, CT6 …… Axis center L …… Hemispherical lens (work)

Claims

ワークを回転自在に支持する１個以上のワーク支持手段が真空槽内に設けられ、前記ワーク支持手段に支持されたワークに成膜する成膜装置であって、
前記各ワーク支持手段は、前記ワークの中心軸の角度が個別に設定可能となっていることを特徴とする成膜装置。 One or more work supporting means for rotatably supporting a work is provided in a vacuum chamber, and a film forming apparatus for forming a film on the work supported by the work supporting means,
Each of the workpiece support means is capable of individually setting the angle of the central axis of the workpiece.

前記ワーク支持手段は、前記蒸発装置に対して相対的に公転自在となっていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 1, wherein the work support means is revolved relatively to the evaporation apparatus.

前記ワーク支持手段は、自在軸受を介して揺動自在に支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 1, wherein the work supporting means is supported so as to be swingable through a universal bearing.

前記ワーク支持手段は、複数個であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the work supporting units are provided.

真空蒸着装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の成膜装置。 5. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the film forming apparatus is a vacuum evaporation apparatus.

ワークを自転させた状態で当該ワークに成膜する成膜工程を有する成膜方法であって、
前記成膜工程に先立ち、ワークの中心軸の角度を当該ワークの曲率に応じて傾けることを特徴とする成膜方法。 A film forming method including a film forming process for forming a film on the work while the work is rotated,
Prior to the film forming step, the film forming method is characterized in that the angle of the central axis of the work is inclined according to the curvature of the work.