JP2006083427A - 蒸着用発熱体 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用中に極めて変形が少なく、亀裂、割れなども起こらず、安定使用することが出来る蒸着用発熱体を提供すること。
【解決手段】 真空装置の蒸発源４０を蒸発させる蒸着用発熱体１０において、電力導入電極３０に固定される抵抗加熱体部分と蒸発源を蒸発させる抵抗加熱体部分を分離し、これらを伸縮させられることが出来る緩衝構造体１で再結合した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、物理蒸着法に関し、その蒸発源４０を灼熱し蒸発させるために用いる蒸着用発熱体の改善に関する。

工業製品の多くは、環境から内部を保護したり、より良い性能を発揮させるために熱処理を施したり、合金化したり、複合材化したり、表面処理などを施すのが通例である。

それらの技術の一つとして、表面処理法があり、その中にも各種の方法があり、化学メッキ、無電解メッキ、機械研磨処理、溶射、及び蒸着処理などがある。これらの処理は、内部の材質を変化させずに性能を向上させる手段として最も重要であり、長年にわたり広く用いられてきた。また、装飾用めっきは外観美向上に最も適した手法であった。

一方、機能向上に貢献しているのが蒸着処理で、近年、機能膜の製膜法として注目され、種々の改善がなされている。蒸着方法には大別して化学蒸着法と物理蒸着法があり、ともに半導体製造分野でも汎用方法となっている。

この蒸着法、特に、物理蒸着法には、真空装置が用いられている。図４は従来の真空装置の一構成例を示す斜視図であり、外側の真空容器は省略されている。図４に示すように、真空容器内１０１には、中に蒸発源４０を収容する蒸発体容器部１１を備えたボート型の抵抗加熱による蒸着用発熱体５０が設けられている。蒸着用発熱体５０は、蒸発体容器部１１の両端には、板形状の支持部１２，１２が両側に延びて設けられている。この支持部１２は、２個一対の逆Ｌ字形状の電力導入電極３０の支持部２３，２３に支持されて、ねじ２４によって固定されている。一対の電力導入電極３０は、真空容器の底部に固定するために下端部２２を備えた脚部２１と、脚部２１上端に互いに向かうように延びる支持部２３とを備えている。脚部２１は図示しない真空容器を貫通して真空容器外部の図示しない高圧電源に接続されている。

図５（ａ）は従来技術による蒸着用発熱体の他の一例の斜視図、図５（ｂ）は図５（ａ）の蒸着用発熱体の上面図である。図５（ａ）および図５（ｂ）に示される蒸着用発熱体５１は、ボート状の蒸発体容器部１１と、この蒸発体容器部１１の両端に設けられ、長さ方向に２つの固定孔１３，１３を持つ板状の支持部１２，１２を夫々備えている。図４に示す蒸着用発熱体５０の支持部１２は、水平面に沿うように設けられ、図５に示す蒸着用発熱体５１の支持部１２は、板面が縦になるように固定されている点で異なるが、電力導入電極３０の支持部が縦に形成されているか、水平方向に形成されているのは設計上の相違であり、両者ともに対応する夫々の電力導入電極３０の支持部２１にねじで固定される。

このように、真空容器内１０１に配置される蒸着用発熱体５１は、通常板状を呈し、蒸発源４０が温度で融解して外部にもこぼれない様、その中央部分に凹みを設けた形伏に製作されている。そして、その両端は、装置に固定設置された一対の電力導入端子に固定される。実使用に際しては、蒸発源４０の融点より更に高温となるよう電力が供給される。その灼熱温度は蒸発源４０の物質によって種々異なるが、概ね１５００〜１６００℃程度となり、電力も数百アンペアとなる。

蒸着用発熱体５１の両端を固定端に固定したまま、このような高温でしかも蒸善源がすべて蒸発するまでの長時間を稼動すると、図２（ｂ）に示すように、蒸着用発熱体自体の熱膨張の影響で、蒸着用発熱体が大きく変形し、蒸発源４０の位置も移動してしまう。このように、蒸着用発熱体の長さが、長ければ長いほど、又加熱温度が高ければ高いほど熱膨張による蒸着用発熱体の変形量が大きい。

蒸着用発熱体の熱膨張による多大な変形は、両端を固定しているために、発生した膨張量を緩和できずに歪みとして残してしまうためである。降温時には収縮して元に戻らず、変形した以外の部分が収縮時に膨張時に発生した変形量分引っ張られて伸ばされることとなり、この昇温・降温の繰り返しにより、変形が加速して行き、最悪の場合亀裂を発生する。

これらの変形を未然に防止するのには、熱膨張で発生した膨張量を吸収緩和することができ、さらに収縮時には引っ張り量に追随して復元する構造体を蒸着用発熱体に併設すればよいことが理解される。

そこで、本発明の一技術的課題は、使用中に極めて変形が少なく、亀裂、割れなども起こらず、安定使用することが出来る蒸着用発熱体を提供することにある。

また、本発明のもう一つの技術的課題は、変形しないため電力の部分的短絡も発生せず、安定に使用することができる蒸着用発熱体を提供することにある。

また、本発明のさらに、もう一つの技術的課題は、正常に使用した場合、変形しないため寿命も格段に延ばすことができ経済的である蒸着用発熱体を提供することにある。

さらに、本発明の他の技術的課題は、前記蒸着用発熱体を用いた真空装置を提供することにある。

本発明によれば、真空装置内に設けられ、互いに離間して固定設置された一対の電力導入電極間に両端が結合固定され、蒸発源を収容する抵抗加熱体からなる蒸発用蒸着用発熱体を備え、前記一対の電力導入電極間に電力を供給して前記抵抗加熱体を灼熱することによって、前記蒸発源を蒸発させる真空装置の前記蒸発用蒸着用発熱体において、前記一対の電力導入電極に固定される支持部と前記蒸発源を蒸発させる蒸発体容器部とを備え、前記支持部と前記蒸発用加熱との間を伸縮可能な構造体で結合したことを特徴とする蒸着用発熱体が得られる。

また、本発明によれば、前記蒸着用発熱体において、前記蒸着用発熱体が、高融点金属、セラミックス等を含む高融点材料で構成されていることを特徴とする蒸着用発熱体が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つの蒸着用発熱体において、前記構造体は、波形に折曲げられた板材を備えていることを特徴とする蒸着用発熱体が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つの蒸着用発熱体において、前記構造体は、前記蒸着用発熱体の両端の電力供給固定部分と中央の前記蒸発源４０を蒸気化する部分との中間に設けられた熱膨張・収縮追随構造物からなることを特徴とする蒸着用発熱体が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つの蒸着用発熱体において、前記高融点材料は、Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ，ＢＮの内の少なくとも一種或いは、これらを主成分とする合金又は混合体あるいは複合体で構成されていることを特徴とする蒸着用発熱体が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つの蒸着用発熱体と、前記蒸発用蒸着用発熱体の両端を支持するように設けられた一対の電力導入電極とを、真空容器内に設置したことを特徴とする真空装置が得られる。

本発明による熱膨張・収縮緩衝のための構造体を設けた蒸着用発熱体は、使用中に極めて変形が少なく、亀裂、割れなども起こらす、安定使用することが出来る。

又、本発明の蒸着用発熱体は、正常に使用した場合、変形しないため寿命も格段に延ばすことができ、特に、熱膨張・収縮量の影響を受けて変形する長尺物の蒸着用発熱体に有効である。

更に、本発明の蒸着用発熱体は、変形しないため、電力の部分的短絡も発生せず、安定使用が可能となる。

また、本発明の蒸着用発熱体は、長寿命なだめ、経済的にも非常に有利である。

以下、本発明について図面を参照しながら更に詳しく説明する。

図１（ａ）は本発明の蒸着用発熱体の一例を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）の蒸着用発熱体の上面図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照すると、蒸発用蒸着用発熱体１０は、２個一対の対向する側板１１ｂ，１１ｂ，２個一対の対向する端板１１ａ，１１ａ、及び底板１１ｃを備えたボート状の容器からなる蒸発体容器部１１と、蒸発体容器部１１の両端に設けられた波型の部分３及び固定板２とこれらの一端同士を固定するリベット等の固定部材４を備えた緩衝構造体１，１と、緩衝構造体１の外側面に夫々固定され、固定孔１３，１３を備えて外方に延びる支持部１２，１２とを有している。

図２は本発明の効果の説明に供するための図で、図２（ａ）は図１の蒸着用発熱体の平面図、図２（ｂ）は従来技術による蒸着用発熱体の平面図である。図３は本発明の蒸着用発熱体のもう一つの一例を示す図である。図３を参照すると、もう一つの例による蒸着用発熱体２０は、図１の緩衝構造体１，１の代わりに、Ｓ字形状に蛇行するように折り曲げられた板材からなる緩衝構造体５を有するほかは、図１の例と同様な構成を有している。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
まず、長さ２００ｍｍ、角７０ｍｍで板厚０．１ｍｍのＴａ製箱を製作し、２００ｍｍ×７０ｍｍの一面を取り除いた。両端の７０ｍｍ×７０ｍｍの外面に長さ１５０ｍｍ×高さ２０ｍｍ×厚さ６ｍｍのＴａ製固定端子用結合部を溶接して、図５（ａ）及び（ｂ）、図２（ｂ）の従来技術と同様の蒸着用発熱体とした。

他方、図２（ｂ）の固定端子用結合部と箱型蒸着部容器１１との中間に熱膨張・収縮緩衝構造体を設置し、図１（ａ）及び（ｂ）に示す熱膨張・収縮緩衝構造体が設けられた蒸着用発熱体１０とした。

この２者について室温から１６００℃迄の昇降温を１０回繰り返し、側壁の変形量を測定した。下記表１はＴａ製蒸着用発熱体の昇降屋後の変形量を示し、図２（ａ）及び（ｂ）の符号１５，１６は変形量測定位置を夫々示し、符号１７，１４は変形量を夫々示している。

下記表１の結果から、熱膨張・収縮緩衝構造体を付加した蒸着用発熱体は殆ど変形せず、更に回数を重ねても、全く変化しなかった。

（第２の実施の形態）
図３に示す如くの蒸着用発熱体２０における波型の熱膨張収縮緩衝構造体５においても、同様な変形量測定でも第１の実施の形態の如く、１０回昇降温後も全く変形していなかった。

（第３の実施の形態）
蒸着用発熱体の構成材料をＭｏとし、第１の実施の形態と同様な製作をし、２０回の繰り返し昇降温し比較調査・測定を行った。その結果、下記表２のＭｏ製蒸着用発熱体の変形量如く使用後も殆ど変形していなかった。

以上説明したように、本発明の実施の形態においては、熱膨張・収縮緩衝構造体を設けた蒸着用発熱体は、使用中に極めて変形が少なく、亀裂、割れなども起こらす、安定使用することが出来る。

又、本発明の実施の形態による蒸着用発熱体によれば、正常に使用した場合、変形しないため寿命も格段に延びた。特に、熱膨張・収縮量の影響を受けて変形する長尺物の蒸着用発熱体に有効である。

更に、本発明の実施の形態による蒸着用発熱体によれば、変形しないため、電力の部分的短絡も発生せず、安定使用可能となった。また、長寿命なため、経済的にも非常に有利である。

以上説明したように、本発明に係る蒸着用発熱体は、物理蒸着法に用いられ、その蒸発源４０を灼熱し蒸発させるために用いる蒸着用発熱体に最適である。

（ａ）は本発明の蒸着用発熱体の一例を示す斜視図である。（ｂ）は（ａ）の蒸着用発熱体の上面図である。 （ａ）は本発明の効果の説明に供するための図１の蒸着用発熱体の平面図である。（ｂ）は従来技術による蒸着用発熱体の平面図である。 本発明の蒸着用発熱体のもう一つの例を示す図である。 従来の真空装置の一構成例を示す斜視図である。 （ａ）は従来技術による蒸着用発熱体の他の一例の斜視図である。（ｂ）は（ａ）の蒸着用発熱体の上面図である。

符号の説明

１，５ 緩衝構造体
２ 固定板
３ 波型の部分
４ 固定部材
１０，２０，５０，５１ 蒸発用蒸着用発熱体
１１ 蒸発体容器部
１１ａ 端板
１１ｂ 側板
１１ｃ 底板
１２ 支持部
１３ 固定孔
２１ 脚部
２２ 下端部
２３ 支持部
２４ ねじ
３０ 電力導入電極
４０ 蒸発源
１０１ 真空容器内

Claims (6)

1. 真空装置内に設けられ、互いに離間して固定設置された一対の電力導入電極間に両端が結合固定され、蒸発源を収容する抵抗加熱体からなる蒸発用蒸着用発熱体を備え、前記一対の電力導入電極間に電力を供給して前記抵抗加熱体を灼熱することによって、前記蒸発源を蒸発させる真空装置の前記蒸発用蒸着用発熱体において、前記一対の電力導入電極に固定される支持部と前記蒸発源を蒸発させる蒸発体容器部とを備え、前記支持部と前記蒸発用加熱との間を伸縮可能な構造体で結合したことを特徴とする蒸着用発熱体。
2. 請求項１記載の蒸着用発熱体において、前記蒸着用発熱体が、高融点金属、セラミックス等を含む高融点材料で構成されていることを特徴とする蒸着用発熱体。
3. 請求項１又は２記載の蒸着用発熱体において、前記構造体は、波形に折曲げられた板材を備えていることを特徴とする蒸着用発熱体。
4. 請求項１乃至３の内のいずれか一つに記載の蒸着用発熱体において、前記構造体は、前記蒸着用発熱体の両端の電力供給固定部分と中央の前記蒸発源４０を蒸気化する部分との中間に設けられた熱膨張・収縮追随構造物からなることを特徴とする蒸着用発熱体。
5. 請求項１乃至４の内のいずれか一つに記載の蒸着用発熱体において、前記高融点材料は、Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ，ＢＮの内の少なくとも一種或いは、これらを主成分とする合金又は混合体あるいは複合体で構成されていることを特徴とする蒸着用発熱体。
6. 請求項１乃至５の内のいずれか一つに記載の蒸着用発熱体と、前記蒸発用蒸着用発熱体の両端を支持するように設けられた一対の電力導入電極とを、真空容器内に設置したことを特徴とする真空装置。
   
   

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