JP2002235167A - 真空蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸着材容器内の蒸着材料残量を装置外部から
確認する機能を備えることにより、蒸着材料を適切に補
給することのできる真空蒸着装置を提供する。 【解決手段】 本発明の真空蒸着装置は、蒸着材料１２
を収容して真空槽２内に配置される蒸着材容器１１と、
蒸着材容器１１内における蒸着材料１２の残量を装置外
部から確認することのできる残量確認手段３と、を備え
る。この残量確認手段３は、例えば、蒸着材容器１１と
蒸着材料１２との合計質量を測定する質量測定器３１
と、質量測定器３１から出力される質量測定結果を装置
外部に表示する表示手段３３と、を備えた構成とするこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は真空蒸着装置に関
し、詳しくは蒸着材料を適切に補給することのできる真
空蒸着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空槽内において蒸着材料を蒸発させ、
この蒸発物を真空槽内に保持された被蒸着物（基板等）
に蒸着させることにより成膜等を行う真空蒸着装置が知
られている。上記蒸着材料は、例えば坩堝等の蒸着材容
器に収容されて真空槽内に配置され、必要に応じてその
周囲等に設けられた加熱手段（ヒータ、赤外線照射手段
等）を用いて加熱することにより蒸発させられる。蒸着
材容器内の蒸着材料は蒸着処理により消費されるので、
蒸着材容器内には連続的あるいは間欠的に蒸着材料を補
給する必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この蒸着材料の補給
を、真空蒸着装置の複雑化や大型化を抑えて簡単な構成
および操作により行うことのできる方法として、真空槽
に乾燥窒素等を導入して常圧に戻し、真空槽を開けて蒸
着材容器を取り出し、この蒸着材容器に蒸着材を補給し
て真空槽内にセットした後、再び真空槽を所定の真空状
態まで減圧する方法が挙げられる。上記方法によると、
蒸着材料の補給時にはいったん蒸着処理を停止する必要
があり、また真空槽内を常圧に戻す工程および再度減圧
する工程には時間がかかることから、必要以上に頻繁に
材料補給を行うことは好ましくない。一方、材料の補給
時期が遅すぎると、被蒸着物への蒸着中に蒸着材料を切
らしてしまう恐れがある。したがって、製造効率および
歩留りを向上させるためには、蒸着材容器内の蒸着材料
残量に合わせて、適切な時期に材料の補給を行う必要が
ある。

【０００４】しかし、従来の真空蒸着装置においては、
真空槽を真空状態に維持したまま、装置の外部から蒸着
材容器内の蒸着材料の残量を知ることは困難であった。
すなわち、蒸着材容器としての坩堝はグラファイト、金
属酸化物等の不透明材料からなるものが多いため、たと
え真空槽に覗き窓等が設けられていたとしても、坩堝内
の蒸着材残量を外部から把握することは難しい。被蒸着
物への蒸着量等から坩堝内の蒸着材残量を算出すること
も考えられるが、通常は被蒸着物以外の部分（例えば真
空槽の壁面等）にもいくらかの蒸発物が蒸着されるた
め、実際に坩堝内に残っている蒸着材量との間に誤差が
生じることは避け難い。

【０００５】本発明の目的は、蒸着材容器内の蒸着材料
残量を装置外部から確認する機能を備えることにより、
蒸着材料を適切に補給することのできる真空蒸着装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の真空蒸着装置は、蒸着材料を収容し
て真空槽内に配置される蒸着材容器と、上記蒸着材容器
内における上記蒸着材料残量を装置外部から確認するこ
とのできる残量確認手段と、を備えることを特徴とす
る。上記蒸着材料の種類は特に限定されないが、蒸着温
度が比較的低い（２００〜４００℃）等の理由から、本
発明の装置は蒸着材料が有機材料である場合において特
に好適に用いられる。また、上記蒸着材容器としては、
グラファイト、アルミナ、炭化珪素、炭化珪素をコーテ
ィングしたグラファイト等の、従来公知の材料からなる
任意の形状のものを使用することができる。

【０００７】上記残量確認手段は、請求項２記載のよう
に、上記蒸着材容器と上記蒸着材料との合計質量を測定
する質量測定器と、該質量測定器から出力される質量測
定結果を装置外部に表示する表示手段と、を備える構成
とすることができる。上記質量測定器としては、測定精
度の高い電子天秤を用いることが好ましい。また、上記
蒸着材容器と上記質量測定器との間には、この蒸着材容
器から質量測定器への熱伝導を抑制する等の目的で、セ
ラミックス等からなる断熱部材、金属等からなる放熱性
部材等を配置することができる。

【０００８】なお、上記「蒸着材容器と蒸着材料との合
計質量」とは、蒸着材容器および蒸着材料のみの合計質
量でもよく、蒸着材容器および蒸着材料の質量と、装置
の使用中にその質量が実質的に変化しない一または二以
上の他部材との合計質量であってもよい。また、上記質
量測定器は、上記合計質量のうち蒸着材料を除いた部材
を載せた状態でゼロ点調整されていてもよい。この場合
にも、上記質量測定器に上記合計質量が付与される場合
には「合計質量を測定する」という。

【０００９】また、上記残量確認手段は、請求項３記載
のように、上記蒸着材容器と上記蒸着材料との合計質量
の変化に応じて該蒸着材容器の位置を変動させる弾性部
材と、該弾性部材の変形量を装置外部から視認できる透
明窓と、を備える構成とすることができる。上記弾性部
材としては、コイルバネ、板バネ等のバネ類が好ましく
用いられ、コイルバネを用いることが特に好ましい。ま
た、上記弾性部材は、上記合計質量の変動がこの弾性部
材の変形量（伸縮量等）に反映されるように配置され、
この変形量の変化により蒸着材容器の位置が、例えば鉛
直方向に変動する。通常は、上記合計質量を下方から支
えるように、蒸着材容器の下方に弾性部材を設けること
が好ましいが、弾性部材に蒸着材容器を吊るす等により
上記合計質量を上方から支える構成としてもよい。

【００１０】さらに、上記残量確認手段は、請求項４記
載のように、上記蒸着材容器と上記蒸着材料との合計質
量の変化に応じて該蒸着材容器の位置を変動させる弾性
部材と、上記合計質量が所定範囲にあるときに該蒸着材
容器の一端と接触するスイッチ部材と、上記蒸着材容器
の上記一端と上記スイッチ部材との間に電圧をかける電
圧付与手段と、上記一端と上記スイッチ部材との接触に
よる電流の導通を検出する検出手段と、を備える構成と
することができる。上記一端と上記スイッチ部材とが接
触する上記「所定範囲」は、例えば上記合計質量が所定
の設定値未満となる範囲、または上記合計質量が所定の
設定値以上となる範囲等とすることができる。上記検出
手段としては電流計、静電容量測定等が挙げられる。ま
た、上記導通またはその遮断を、ランプの点灯、音響の
発生等により通知する警告手段をさらに備えてもよい。

【００１１】本発明の真空蒸着装置の使用時（蒸着時）
において、蒸着材容器および／または蒸着材料が加熱さ
れる程度としては、−２０〜５００℃の範囲が好まし
く、より好ましくは０〜３００℃の範囲である。この真
空蒸着装置は、有機材料を蒸着するための装置として特
に好適である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
態様を説明する。 （第一実施例）第一実施例の真空蒸着装置の構成を図１
に示す。蒸着源１は、蒸着材容器としての坩堝１１と、
この坩堝１１に収容された蒸着材料１２とからなり、真
空槽２の下部に配設されている。坩堝１１の周囲には、
加熱手段としてのヒータ２１が設けられている。

【００１３】蒸着材料１２が有機材料である場合につい
て、好ましく用いられる坩堝１１の形状の一例を図２お
よび図３に示す。坩堝１１はグラファイトからなり、そ
の外形は略円柱形状である。この円柱の一端面には凹部
１１０が形成されており、凹部１１ａの底面には４つの
穴部１１１〜１１４が等間隔で形成されている。この穴
部１１１〜１１４が蒸着材料１２を収容する収容部とし
て用いられる。上記一端面の外周には、この一端面から
環状に拡がる鍔部１１５が形成されている。さらに、こ
の円柱の他端面には、坩堝１１の温度を測定するための
熱電対が取り付けられる熱電対取付穴１１６が設けられ
ている。この坩堝１１の質量は例えば１０〜４０ｇ程度
であり、穴部１１１〜１１４に収容される蒸着材料の最
大量（補給直後の状態）は例えば３〜５ｇ程度である。

【００１４】図１に示すように、坩堝１１の下方には、
蒸着源１の質量を測定する質量測定器としての電子天秤
３１が設置されている。坩堝１１はヒータ２１により加
熱されるので、この坩堝１１の熱から電子天秤３１を保
護するため、蒸着源１は、セラミックス製の断熱部材３
２を介して電子天秤３１上に載置されている。この断熱
部材３２に代えて、例えば金属からなり複数のフィンを
有する形状等の放熱部材を配置してもよい。電子天秤３
１から出力される質量測定結果は、表示手段３３によっ
て外部から読み取り可能に表示される。第一実施例にお
いては、この電子天秤３１、断熱部材３２および表示手
段３３により残量確認手段３が構成されている。なお、
電子天秤３１による質量の測定は連続的に行ってもよ
く、不連続に例えば一定の間隔で行ってもよい。

【００１５】第一実施例の構成によると、表示手段３３
の表示内容によって装置外部から蒸着材料１２の残量を
知ることができる。したがって、真空槽２を不必要に開
けることなく、適切な時期に蒸着材料１２の補給を行う
ことができるので製造効率が向上する。また、蒸着中の
材料切れが防止されるので歩留りが向上する。

【００１６】（第二実施例）第二実施例の真空蒸着装置
の構成を図４に示す。この装置は、第一実施例の装置と
は残量確認手段の構成が異なる。なお、上述した第１実
施例と略同様な構造のものは、同一符号を使用して重複
説明を省略する。坩堝１１の下方に配置された残量確認
手段３は、弾性部材としてのコイルバネ３４と、コイル
バネ３４の一端および他端に取り付けられた係止部材３
４１、３４２と、装置外部からコイルバネ３４の伸縮量
（変形量）を視認するためのガラス製の透明窓３５とか
らなる。蒸着源１は係止部材３４１上に載置され、この
蒸着源１の質量変化によってコイルバネ３４の伸縮量が
変わり、これにより坩堝１１の位置が鉛直方向に変動す
る。図４に示す構成では、蒸着材料１２の消費により蒸
着源１の質量が減少するにつれ、コイルバネ３４が伸張
して蒸着源１が押し上げられる。このコイルバネ３４の
伸張量を読み取りやすくするために、透明窓３５には目
盛り３５１が刻まれている。

【００１７】第二実施例の構成によると、コイルバネ３
４の変形の程度によって装置外部から蒸着材料１２の残
量を知ることができる。したがって、第一実施例と同様
に、製造効率および歩留りを向上させる効果が得られ
る。

【００１８】（第三実施例）第三実施例の真空蒸着装置
の構成を図５に示す。この装置は、第一実施例および第
二実施例の装置とは残量確認手段の構成が異なる。な
お、上述した第１実施例または第二実施例と略同様な構
造のものは、同一符号を使用して重複説明を省略する。
坩堝１１はグラファイト（導電性材料）からなり、また
コイルバネ３４および係止部材３４１、３４２はいずれ
も導電性材料からなる。第二実施例と同様に、蒸着源１
は係止部材３４１上に載置され、この蒸着源１の質量変
化により坩堝１１の位置が鉛直方向に変動する。坩堝１
１の上方には、導電性材料からなるスイッチ部材３６が
配置されている。このスイッチ部材３６の位置は、蒸着
源１の質量が所定の設定値未満の範囲にあるときは坩堝
１１の上端（一端）がスイッチ部材３６に接触し、この
設定値以上の範囲にあるときは坩堝１１の上端がスイッ
チ部材３６から離隔する（図５に示す状態）ように調整
されている。

【００１９】そして、係止部材３４２とスイッチ部材３
６との間には電圧付与手段としての電池３７が接続され
ている。コイルバネ３４、係止部材３４１および坩堝１
１はいずれも導電性材料からなるので、図５に示す状態
では、この電池３７の接続により坩堝１１の上端とスイ
ッチ部材３６との間に電圧がかかっている。この状態か
ら、蒸着材料１２の消費により蒸着源１の質量が次第に
減少すると、コイルバネ３４の弾性力により蒸着源１が
次第に上方に移動する。そして、蒸着材料１２の残量が
所定の設定値未満となると、坩堝１１の上端がスイッチ
部材３６に接触する。この接触により回路が閉じて電流
が流れ、その導通は電池３７と係止部材３４２との間に
設けられた電流計３８により検出される。

【００２０】第三実施例の構成によると、電流計３８の
挙動によって、蒸着材料１２の残量が所定の設定値未満
となったことを装置外部から知ることができる。したが
って、第一実施例および第二実施例と同様に、製造効率
および歩留りを向上させる効果が得られる。

【００２１】なお、上記実施例では蒸着材料１２の残量
が所定の設定値未満となったときに接点が形成される構
成としたが、例えば図６に示すように、スイッチ部材３
６を坩堝１１の鍔部１１５の下方に配置し、蒸着材料１
２の残量が所定の設定値以上であるときは鍔部１１５と
スイッチ部材３６との接触が保たれ（図６に示す状
態）、蒸着材料１２の残量が所定の設定値未満となった
ときに坩堝１１が上方へ移動することにより鍔部１１５
とスイッチ部材３６とが離隔して電流が遮断される構成
としてもよい。また、図７に示すように、電池３７の一
端を例えば係止部材３４１に接続してもよく（図７中、
符号Ａで示す経路）、坩堝１１の下端に接続してもよい
（図７中、符号Ｂで示す経路）。あるいは、坩堝１１の
上端に取り付けられた導電性端子３９に接続してもよく
（図７中、符号Ｃで示す経路）、この場合には坩堝１１
として導電性をもたない材料からなるものをも用いるこ
とができる。なお、導電性をもたない坩堝１１により図
５に示す構成を実現する方法の一例として、坩堝１１の
表面または内部に金属部材等を設けることにより、坩堝
１１の一端（スイッチ部材３６との接触部）から他端
（係止部材３４１との接触部）に至る導電経路を形成し
てもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明の真空蒸着装置は、装置外部から
蒸着材料の残量を知ることのできる残量確認手段を備え
るので、この装置によると真空槽を不必要に開けること
なく、適切な時期に蒸着材料を補給することができる。
したがって、蒸着材料補給のために蒸着処理を中断する
期間を必要最小限とすることができることから製造効率
が向上する。また、蒸着材料の残量を監視することによ
り蒸着中の材料切れが防止されるので歩留りも向上す
る。なお、本発明は、補給用の蒸着材料が真空槽内に収
められており、真空槽を開けることなく蒸着材容器への
蒸着材料の補給が可能な構成を有する真空蒸着装置にも
適用することができる。これにより、例えば被蒸着物へ
の蒸着量等から蒸着材容器内の蒸着材残量を算出する方
法に比べて蒸着材料残量を正確に把握し、材料の補給時
期および／または補給速度を適切に調整することができ
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施例の真空蒸着装置の構成を示す模式的
断面図である。

【図２】有機材料の蒸着に用いられる坩堝の一例を示す
縦断面図である。

【図３】図２の III方向矢視図である。

【図４】第二実施例の真空蒸着装置の構成を示す模式的
断面図である。

【図５】第三実施例の真空蒸着装置の構成を示す模式的
断面図である。

【図６】第三実施例の真空蒸着装置の応用例を示す模式
的断面図である。

【図７】第三実施例の真空蒸着装置の他の応用例を示す
模式的断面図である。

【符号の説明】

１；蒸着源、１１；坩堝（蒸着材容器）、１２；蒸着材
料、２；真空槽、３；残量確認手段、３１；電子天秤
（質量測定器）、３２；断熱部材、３３；表示手段、３
４；コイルバネ（弾性部材）、３５；透明窓、３６；ス
イッチ部材、３７；電池（電圧付与手段）、３８；電流
計。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸着材料を収容して真空槽内に配置され
   る蒸着材容器と、上記蒸着材容器内における上記蒸着材
   料残量を装置外部から確認することのできる残量確認手
   段と、を備えることを特徴とする真空蒸着装置。
2. 【請求項２】 上記残量確認手段は、上記蒸着材容器と
   上記蒸着材料との合計質量を測定する質量測定器と、該
   質量測定器から出力される質量測定結果を装置外部に表
   示する表示手段と、を備える請求項１記載の真空蒸着装
   置。
3. 【請求項３】 上記残量確認手段は、上記蒸着材容器と
   上記蒸着材料との合計質量の変化に応じて該蒸着材容器
   の位置を変動させる弾性部材と、該弾性部材の変形量を
   装置外部から視認できる透明窓と、を備える請求項１記
   載の真空蒸着装置。
4. 【請求項４】 上記残量確認手段は、上記蒸着材容器と
   上記蒸着材料との合計質量の変化に応じて該蒸着材容器
   の位置を変動させる弾性部材と、上記合計質量が所定範
   囲にあるときに該蒸着材容器の一端と接触するスイッチ
   部材と、上記蒸着材容器の上記一端と上記スイッチ部材
   との間に電圧をかける電圧付与手段と、上記一端と上記
   スイッチ部材との接触による電流の導通を検出する検出
   手段と、を備える請求項１記載の真空蒸着装置。