JP2018024947A - 真空蒸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型の被処理物に対する蒸着処理にも適した真空蒸着装置を提供する。【解決手段】真空蒸着装置１００は、ステンレス材を直方体状に形成した処理炉１０１内にワーク保持機構１１０および原料気化機構１２０をそれぞれ備えている。ワーク保持機構１１０は、ベース体１１１に対してサイド支柱１１３を介して支持天板１１４が連結されており、これらのベース体１１１と支持天板１１４との間にワーク支持柱１１６が着脱自在に保持されている。このワーク保持機構１１０は、処理炉１０１の底部中央に配置されて駆動モータ１１８によって回転駆動する。原料気化機構１２０は、正負一対の電極１２１間に原料保持具１２３が架設されて構成されている。こ原料気化機構１２０は、処理炉１０１内におけるワーク保持機構１１０の外側の内壁１０３に沿って配置されている。【選択図】 図２

Description

本発明は、固体状の金属からなる蒸着原料を真空環境下で気化させて被処理物の表面に付着させる真空蒸着装置に関する。

従来から、固体状の金属からなる蒸着原料を真空環境下で気化させて被処理物の表面に付着させる真空蒸着装置がある。例えば、下記特許文献１には、蒸着原料および被処理物を収容する処理炉（真空炉）の中心部に蒸着原料が配置されるとともにこの蒸着原料の外側に被処理物を公転および自転可能に保持するワーク保持手段（ホルダ）が設けられた真空蒸着装置（真空成型装置）が開示されている。

特開２０１０−２３５９７１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された真空蒸着装置においては、固体状の蒸着原料から気化した蒸着原料が放射状に発散することを考慮して処理炉内で蒸着原料の周囲に被処理物を配置する構成であるため、大型の被処理物への蒸着処理に不向きであるという問題があった。

すなわち、従来の真空蒸着装置において大型の被処理物に蒸着処理を行う場合には、蒸着原料の周囲に大型の被処理物の収容スペースを確保しなければならず処理炉が大型化して設置スペースの確保が困難になるとともに、処理炉内の空気を排気して真空状態とする所謂真空引きおよび真空状態の維持に多大な時間およびエネルギが必要になって処理効率が低くなるという問題があった。

本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、大型の被処理物に対する蒸着処理にも適した真空蒸着装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、固体状の金属からなる蒸着原料を真空環境下で気化させて被処理物の表面に付着させる真空蒸着装置において、蒸着原料および被処理物をそれぞれ収容する処理炉と、処理炉内にて蒸着原料を保持して加熱する原料気化手段と、処理炉内にて被処理物を保持するワーク保持手段と、処理炉内の空気を吸引して同処理炉内を真空状態とする炉内真空手段とを備え、処理炉は、平面視で方形に形成されており、原料気化手段は、処理炉内における内壁に隣接するとともに同処理炉内の対角線上に対向した状態で配置されていることにある。

このように構成した本発明の特徴によれば、真空蒸着装置は、蒸着原料を気化させる原料気化手段が処理炉内の内壁に隣接配置、換言すれば、処理炉内における最も外側に配置されているため、処理炉内の中央部に蒸着原料が配置された従来の処理炉に比べて処理炉内の容積が同じであってもより大きな被処理物を収容して蒸着処理を行うことができる。すなわち、本発明に係る真空蒸着装置によれば、大型の被処理物に蒸着処理を行う場合であっても省スペースで行うことができるとともに、処理炉内の真空状態の生成および維持に要する時間的負担およびエネルギ的負担を抑えて蒸着処理を効率的に行うことができる。

また、本発明の特徴によれば、真空蒸着装置は、平面視で方形に形成された処理炉内における対角線上に対向した状態で原料気化手段が配置されているため、原料気化手段を被処理物に対して適当な距離（気化した蒸着物質が被処理物の半面に放射可能な位置）を確保して配置しつつ処理炉内における隅部を有効活用することができる。この場合、処理炉は、平面視で長方形または正方形に形成した直方体状または立方体状に構成することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記真空蒸着装置において、原料気化手段は、ワーク保持手段の周囲を取り囲んで配置されていることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、真空蒸着装置によれば、原料気化手段がワーク保持手段の周囲を取り囲んで配置されているため、被処理物に対して複数の位置から効率的に蒸着処理を行うことができる。なお、原料気化手段は、ワーク保持手段の全周に亘って蒸着処理を行う場合には均等配置されることが好ましいが、被処理物における特定の部分に蒸着処理を行う場合には当該蒸着処理部分に対応した位置に配置するとよい。

また、本発明の他の特徴は、前記真空蒸着装置において、ワーク保持手段は、被処理物を保持して原料気化手段が配置された方向に沿って回転させることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、真空蒸着装置は、ワーク保持手段が被処理物を保持して原料気化手段の配置方向に沿って回転させるため、被処理物の全体に対して効率的に蒸着処理を行うことができる。

削 除

また、本発明の他の特徴は、前記真空蒸着装置において、原料気化手段は、処理炉内における床面側と天井面側との間の上下方向に沿って延びる正負一対の電極と、正負一対の電極間に前記上下方向に沿って複数架設された電熱線で構成されて蒸着原料を保持する原料保持具とを有することにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、真空蒸着装置は、原料気化手段が被処理物の高さ方向に沿って蒸着原料を複数保持しているため、長尺の被処理物に対して精度良く蒸着処理を行うことができる。

また、本発明の他の特徴は、前記真空蒸着装置において、処理炉は、同処理炉内における壁面および／または構成部品の各表面に蒸着原料と同じ材料で構成された箔状または板状のカバー体が設けられていることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、真空蒸着装置は、処理炉の内壁面や原料気化手段およびワーク保持手段の少なくとも一部に蒸着原料（例えば、アルミニウム材）と同じ材料で構成された箔状（例えば、アルミ箔）または板状（例えば、アルミ板）のカバー体が設けられているため、気化した蒸着原料のうちの被処理物に付着しなかった蒸着原料をカバー体に付着させることによって処理炉内の汚損を防止することができるとともに被処理物に付着しなかった蒸着原料を効率的に回収してカバー体ごと一体的にリサイクルに供することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記真空蒸着装置において、さらに、処理炉における床面側に同処理炉内に蒸着促進ガスを導入するためのガス供給口が設けられていることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、真空蒸着装置は、処理炉における床面側に同処理炉内に蒸着促進ガスを導入するためのガス供給口が設けられているため、処理炉内における底部に配置される重量物からなる被処理物に対しても効率的に蒸着促進ガスを供給することができる。なお、処理炉内に供給される蒸着促進ガスとしては、蒸着原料としてアルミニウム材を用いる場合にはアルゴンガスを用いるとよく、蒸着原料として窒化チタン材や酸化チタン材を用いる場合には窒素ガスを用いるとよく、蒸着原料としてガラス材を用いる場合には酸素を用いるとよい。

本発明の一実施形態に係る真空蒸着装置の外観構成の概略を示す一部省略正面図であるである。 図１に示した２−２線から見た真空蒸着装置における処理炉の内部構成を概略的に示す断面図である。 図１に示した真空蒸着装置の作動を制御する制御システムのブロック図である。 図１に示した真空蒸着装置における原料気化機構の外緩効性の概略を示す正面図である。 図１に示した真空蒸着装置に図１に示した被処理物とは異なる被処理物をセットした状態を示す一部省略正面図である。 図５に示した６−６線から見た真空蒸着装置における処理炉の内部構成を概略的に示す断面図である。

以下、本発明に係る真空蒸着装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る真空蒸着装置１００の外観構成の概略を示す一部省略正面図であるである。図２は、図１に示す２−２線から見た真空蒸着装置１００における処理炉の内部構成の概略を示す断面図である。図３は、図１に示した真空蒸着装置１００の作動を制御する制御システムのブロック図である。この真空蒸着装置１００は、樹脂材、金属材、セラミック材または木材などからなる被処理物ＷＫの表面に気化させたアルミニウム材、酸化チタン材、窒化チタン材または二酸化ケイ素からなる蒸着原料Ｍを膜状または層状に付着させる機械装置である。

（真空蒸着装置１００の構成）
真空蒸着装置１００は、処理炉１０１を備えている。処理炉１０１は、被処理物ＷＫおよび蒸着原料Ｍを収容して被処理物ＷＫの表面に気化させた蒸着原料Ｍを付着させる蒸着処理を行うための金属製（例えば、ステンレス製）容器であり、真空蒸着装置１００が設置される床面Ｇに対して上方に向かって延びる直方体状に形成されている。この処理炉１０１は、内部空間を真空状態とした場合であっても変形することなく形状を維持することができる十分な剛性を持って構成されて金属製の基台１０３を介して床面上に固定的に設置されている。

また、この処理炉１０１は、床面Ｇ上から起立する４つの側面のうちの１つがヒンジ１０４を介して開閉可能な扉１０５を備えており、処理炉１０１の内部を密閉状態および外部に対して開口部１０６を介して開放された状態の２つの状態を選択的に行えるように構成されている。扉１０５は、剛性を確保するために外側に向かって凸状に湾曲して形成されているとともに、ヒンジ１０４とは反対側の端部の外表面にロックハンドル１０３ａが設けられている。なお、本実施形態においては、処理炉１０１は、処理炉１０１の内部空間の大きさである内寸で幅が１３００ｍｍ、奥行きが１３００ｍｍ、高さが２５００ｍｍに形成されている。

処理炉１０１の内部には、主として、ワーク保持機構１１０および原料気化機構１２０がそれぞれ設けられている。ワーク保持機構１１０は、処理炉１０１内において被処理物ＷＫを固定的または可動的に保持する機具であり、処理炉１０１内における中央部に上下方向に沿って設けられている。このワーク保持機構１１０は、主として、ベース体１１１、サイド支柱１１３、支持天板１１４およびワーク支持柱１１６をそれぞれ備えている。

ベース体１１１は、ワーク支持柱１１６を介して被処理物ＷＫを支持する金属製（例えば、ステンレス製）の部品であり、処理炉１０１内の底部中央部に図示しない軸受を介して回転自在に取り付けられている。このベース体１１１は、平板リング状に形成されたリング部１１１ａとこのリング部１１１ａにおける外周部から径方向外側に向かって互いに反対方向にそれぞれ張り出す張出部１１１ｂを備えて構成されている。これらのうち、リング部１１１ａには、４つの支柱受け体１１２ａ〜１１２ｄが互いに均等配置されている。

支柱受け体１１２ａ〜１１２ｄは、ワーク支持柱１１６を起立した状態で支持するための部品であり、ワーク支持柱１１６を挿し込み可能な孔部を有したリング状に形成されている。これらの支柱受け体１１２ａ〜１１２ｄのうち、リング部１１１ａ上で互いに同一直線上に形成された支柱受け体１１２ａおよび支柱受け体１１２ｂは、リング部１１１ａに対して固定的に設けられており、ワーク支持柱１１６をリング部１１１ａ上で固定的に支持する。

一方、リング部１１１ａ上で互いに同一直線上に形成された支柱受け体１１２ｃおよび支柱受け体１１２ｄは、リング部１１１ａに対して回転可能な状態で設けられており、ワーク支持柱１１６をリング部１１１ａ上で回転可能に支持する。より具体的には、支柱受け体１１２ｃ，１１２ｄは、ベース体１１１の内部においてベース体１１１に対して図示しない歯車を介して連結されており、ベース体１１１の回転駆動に応じて回転駆動する。すなわち、支柱受け体１１２ｃ，１１２ｄに支持されたワーク支持柱１１６は、ベース体１１１の回転駆動によってリング部１１１ａの周方向に沿って回転駆動（公転）するとともに、支持受け体１１２ｃ，１１２ｄを回転中心として回転駆動（自転）する。

このベース体１１１は、張出部１１１ｂにそれぞれ起立した状態で設けられたサイド支柱１１３を介して支持天板１１４に連結されている。サイド支柱１１３は、支持天板１１４をベース体１１１に連結して支持天板１１４の回転駆動力をベース体１１１に伝達するための金属製（例えば、ステンレス製）の部品であり、処理炉１０１内において上下方向に沿って延びる棒状に形成されている。

支持天板１１４は、後述する駆動モータ１１８の回転駆動力をベース体１１１に伝達するとともに、ベース体１１１と協働してワーク支持柱１１６を支持する金属製（例えば、ステンレス製）部品であり、処理炉１０１の上面に設けられた駆動モータ１１８に連結された状態で処理炉１０１内の天井面の直下に吊り下げられた状態で設けられている。この支持天板１１４は、ベース体１１１の張出部１１１ｂに対応する方向に延びるとともに、同方向に直交する方向、すなわち、支柱受け体１１２ｂ，１１２ｄに対向する方向にそれぞれ延びる平面視で十字状に形成されている。そして、支持天板１１４におけるベース体１１１に対向する下面には、支柱受け体１１２ａ〜１１２ｄに対応する位置にワーク支持柱１１６がそれぞれ着脱自在に嵌合する支柱嵌合部１１５ａ〜１１５ｄ（１１５ｄは図示せず）がそれぞれ設けられている。

ワーク支持柱１１６は、被処理物ＷＫを支持する金属製（例えば、ステンレス製）の部品であり、ベース体１１１と支持天板１１４とによって起立した状態で支持されて被処理物ＷＫを支持する金属製（例えば、ステンレス製）の部品であり、ベース体１１１および支持天板１１４にそれぞれ挿し込み可能な長さの棒状に延びて形成されている。このワーク支持柱１１６には、被処理物ＷＫを着脱自在に保持するための保持棒１１７がワーク支持柱１１６の長手方向に沿って略等間隔に平面視で十字状の枝状に張り出した状態で設けられている。

駆動モータ１１８は、支持天板１１４を介してワーク保持機構１１０全体を回転駆動させるための電動機である。この駆動モータ１１８は、処理炉１０１の上面に配置されており、後述する制御装置１５０によって回転駆動が制御される。このワーク保持機構１１０が、本発明に係るワーク保持手段に相当する。

原料気化機構１２０は、図４に示すように、蒸着原料Ｍを保持して気化させるための機具であり、主として、電極１２１および原料保持具１２３によって構成されている。電極１２１は、原料保持具１２３に電気を流すための導体（例えば、銅材）からなる部品であり、正極となる電極と陰極となる電極との正負一対の電極によって構成されている。この電極１２１は、処理炉１０１の底部から上方に向かって互いに平行にそれぞれ延びる棒状に形成されている。この場合、電極１２１は、支持天板１１４が設けられた高さまで延びている。そして、これら正負一対の電極１２１は、給電装置１２２にそれぞれ接続されている。給電装置１２２は、制御装置１５０に制御されて電極１２１を介して原料保持具１２３に対して交流電流を供給する。

原料保持具１２３は、蒸着原料Ｍを保持して加熱するための部品であり、導線（例えば、タングステン材）をらせん状に巻いて構成されている。この原料保持具１２３は、電極１２１の長手方向に沿って所定の間隔を介して正負一対の電極１２１間に架設されている。本実施形態においては、原料保持具１２３は、電極１２１の長手方向に沿って略等間隔に５つ設けられているが、配置数および配置間隔は被処理物ＷＫや処理条件に応じて適宜設定されるものであり、本実施形態に限定されるものではない。

この原料気化機構１２０は、処理炉１０１内における２つの内壁１０３が直交する隅部に設けられている。本実施形態においては、原料気化機構１２０は、処理炉１０１内における４つの隅部のうちの奥側の２つの隅部および扉１０５側でかつヒンジ１０４側の１つの隅部、換言すれば、扉１０５側でヒンジ１０４とは反対側の隅部以外の隅部に設けられている。この場合、各原料気化機構１２０は、各原料保持具１２３がワーク保持機構１１０に対向する向きでそれぞれ設けられている。この原料気化機構１２０が、本発明に係る原料気化手段に相当する。

処理炉１０１の内部には、ガス供給口１３０および空気圧調整孔１３２がそれぞれ設けられている。ガス供給口１３０は、被処理物ＷＫへの蒸着処理を促進するための蒸着促進ガスを処理炉１０１内に導入するための配管であり、処理炉１０１の底部中央部に上方に向かって開口して設けられている。より具体的には、ガス供給口１３０は、処理路１０１内におけるベース体１１１のリング部１１１ａの内側に蒸着促進ガスの種類ごとに設けられている。本実施形態においては、ガス供給口１３０は、アルゴンガス、窒素ガスおよび酸素ガスの３つの３つの蒸着促進ガスごとに設けられている。

これら３つのガス供給口１３０は、各蒸着促進ガスをそれぞれ貯留する図示しないガスボンベに電磁弁１３１を介してそれぞれ接続されている。電磁弁１３１は、各ガスボンベから供給される蒸着促進ガスの流量を調節するための器具であり、制御装置１５０によって作動が制御される。すなわち、処理炉１０１内に供給される各蒸着促進ガスの量は、制御装置１５０によって制御される。

空気圧調整孔１３２は、処理炉１０１内から空気を吸引して処理炉１０１内を真空状態とするとともに処理炉１０１内に外部からの空気を導入して大気圧状態とするための孔部であり、処理炉１０１の側壁を貫通して形成されている。この空気圧調整孔１３２は、図示しない配管を介して吸引ポンプ１３３に接続されているとともに、外部に連通する大気圧開放弁１３４が接続されている。吸引ポンプ１３３は、制御装置１５０による作動制御によって処理炉１０１内から空気を吸引して処理炉１０１内を真空状態とするための機械装置である。また、大気圧開放弁１３４は、制御装置１５０による作動制御によって処理炉１０１内に導入する外部からの空気量を調整するための機器である。これら空気圧調整孔１３２および吸引ポンプ１３３が、本発明に係る炉内真空手段に相当する。

また、処理炉１０１内の内壁１０３、ワーク保持機構１１０を構成するベース体１１１、サイド支持柱１１３、支持天板１１４、および原料気化機構１２０を構成する電極１２１の各外表面は、カバー体１４０で覆われている。カバー体１４０は、気化した蒸着原料Ｍが処理炉１０１の内部に露出する各部の表面に直接付着することを防止するための部品であり、蒸着原料Ｍと同じ材料を箔状に形成して構成されている。本実施形態にいては、カバー体１４０は、アルミニウム箔（所謂アルミ箔）で構成されている。なお、図１および図２においては、カバー体１４０を処理炉１０１の内壁面にのみ設けた状態を示しているが、実際には処理炉１０１内に存在して露出する部品（原料保持具１２３を除く）の各部を覆っている。

処理炉１０１の近傍には、制御装置１５０が設けられている。制御装置１５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、真空蒸着装置１００の全体の作動を総合的に制御する。より具体的には、制御装置１５０は、操作パネル１５１を介した作業者からの指示に従って、ＲＯＭなどの記憶装置に予め記憶された制御プログラムを実行することにより、駆動モータ１１８、給電装置１２２、電磁弁１３１、吸引ポンプ１３３および大気圧開放弁１３４の各作動を制御する。操作パネル１５１は、作業者からの支持を制御装置１５０に入力する操作キー１５１ａ、および制御装置１５０の作動状態、すなわち、真空蒸着装置１００の作動状態を作業者に表示する液晶表示装置１５１ｂをそれぞれ備えたユーザインターフェースである。

（真空蒸着装置１００の作動）
次に、上記のように構成した真空蒸着装置１００の作動について説明する。被処理物ＷＫに対して蒸着原料Ｍの蒸着処理を行う作業者は、まず、真空蒸着装置１００の電源をＯＮにして起動させた後、被処理物ＷＫを真空蒸着装置１００における処理炉１０１内にセットする。具体的には、作業者は、処理炉１０１の扉１０５を開けた後、被処理物ＷＫを処理炉１０１内におけるワーク保持機構１１０のベース体１１１やワーク支持柱１１６に保持させる。

この場合、作業者は、図５および図６にそれぞれ示すように、被処理物ＷＫの大きさが大きい場合には、ワーク保持機構１１０におけるワーク支持柱１１６をベース体１１１および支持天板１１４から取り外した状態のベース体１１１上に被処理物ＷＫを直接載置する。また、作業者は、被処理物ＷＫの大きさが小さい場合には、ワーク保持機構１１０におけるワーク支持柱１１６の保持棒１１７に被処理物ＷＫを引っ掛けるなどして保持させる（図１および図２参照）。なお、図５および図６にそれぞれ示した被処理物ＷＫは、方形の平板の四隅に棒体が設けられた机状に構成されている。また、図１および図２にそれぞれ示した被処理物ＷＫは、底部が曲面に形成された有底筒状に形成されている。

次に、作業者は、蒸着原料Ｍを処理炉１０１内にセットする。具体的には、作業者は、処理炉１０１内の原料気化機構１２０における原料保持具１２３内に小片状の蒸着原料Ｍをセットする。この場合、作業者は、被処理物ＷＫの大きさや蒸着面積に応じて蒸着原料Ｍの量や配置位置を決定する。なお、本実施形態においては、蒸着原料Ｍとして棒状のアルミニウム材を用いる。

次に、作業者は、処理炉１０１における扉１０５を閉めて処理炉１０１内を密閉した後、操作パネル１５１を操作して制御装置１５０に対して蒸着処理の処理条件の設定を行う。具体的には、作業者は、駆動モータ１１８の回転駆動の有無、電磁弁１３１の開閉による蒸着促進ガスの導入の有無や流量、および通電させる原料気化機構１２０の選定などを設定する。

次いで、作業者は、操作パネル１５１を操作して制御装置１５０に対して蒸着処理の開始を指示する。この指示に応答して制御装置１５０は、まず、吸引ポンプ１３３の作動を制御して処理炉１０１内の空気を吸引して真空状態とする。次いで、制御装置１５０は、処理炉１０１内が所定の真空状態とした後、給電装置１２２の作動を制御して原料気化機構１２０における正負一対の電極１２１に通電を行う。この場合、制御装置１５０は、作業者による前記処理条件設定内容に応じて駆動モータ１１８の回転駆動制御によるワーク保持機構１１０の回転駆動、および電磁弁１３１の開閉制御による蒸着促進ガスの供給を行う。

また、電極１２１への通電においては、制御装置１５０は、作業者による前記処理条件設定によって指定された原料気化機構１２０に対してのみ通電を行う。これにより、通電が行なわれた原料気化機構１２０は、原料保持具１２３が発熱することによって蒸着原料Ｍを加熱して気化させる。このため、原料保持具１２３に保持された固体状の蒸着原料Ｍから気化して放射状に発散した蒸着原料Ｍの一部が被処理物ＷＫの表面に付着する。この場合、被処理物ＷＫは、原料保持具１２３に面した表面に蒸着原料Ｍが付着するため、ワーク保持機構１１０を回転駆動させない場合においては被処理物ＷＫにおける特定の表面にのみ蒸着原料Ｍが付着し、ワーク保持機構１１０を回転駆動させる場合においては被処理物ＷＫにおける広範囲に蒸着原料Ｍが付着する。これにより、被処理物ＷＫの表面に蒸着原料Ｍが付着して蒸着処理が行なわれる。なお、原料保持具１２３に保持された固体状の蒸着原料Ｍから放射状に発散した蒸着原料Ｍの他の一部が処理炉１０１内における各部に付着する。

次いで、制御装置１５０は、原料気化機構１２０に対して所定時間だけ通電した後、すなわち、被処理物ＷＫに対して必要な蒸着処理を行った後、原料気化機構１２０の通電を停止する。この場合、制御装置１５０は、駆動モータ１１８および／または電磁弁１３１が作動状態にある場合には、原料気化機構１２０への通電停止とともに駆動モータ１１８および／または電磁弁１３１の作動も併せて停止させる。次いで、制御装置１５０は、大気圧開放弁１３４を開くように制御して処理炉１０１内に空気を導入して処理炉１０１内を大気圧にした後、処理炉１０１内が大気圧となった場合には大気圧開放弁１２３を閉じる。

これにより、作業者は、扉１０５を開放して処理炉１０１内から蒸着処理が施された被処理物ＷＫを取り出すことができる。また、作業者は、処理炉１０１内の内壁面や各部品への蒸着原料Ｍの付着が激しい場合には、カバー体１４０を付け替えることができる。この場合、取り外したカバー体１４０はリサイクル資源として再利用することができる。

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、真空蒸着装置１００は、蒸着原料Ｍを気化させる原料気化機構１２０が処理炉１０１内の内壁に隣接配置、換言すれば、処理炉１０１内における最も外側に配置されているため、処理炉１０１内の中央部に蒸着原料Ｍが配置された従来の処理炉に比べて処理炉内の容積が同じであってもより大きな被処理物ＷＫを収容して蒸着処理を行うことができる。すなわち、本発明に係る真空蒸着装置１００によれば、大型の被処理物ＷＫに蒸着処理を行う場合であっても省スペースで行うことができるとともに、処理炉１０１内の真空状態の生成および維持に要する時間的負担およびエネルギ的負担を抑えて蒸着処理を効率的に行うことができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、真空蒸着装置１００は、ワーク保持機構１２０におけるワーク支持柱１１６を支持受け体１１２ｃ，１１２ｄと支柱嵌合部１１５ｃ，１１５ｄとに保持させて自転させない状態で蒸着処理を行うようにした。しかし、真空蒸着装置１００は、ワーク保持機構１２０におけるワーク支持柱１１６を支持受け体１１２ａ，１１２ｂと支柱嵌合部１１５ａ，１１５ｂとに保持させて自転させた状態で蒸着処理を行うようにできることは当然である。

また、上記実施形態においては、ワーク保持機構１２０は、処理炉１０１内において回転駆動するように構成した。しかし、ワーク保持機構１２０は、被処理物ＷＫを保持することができればよい。したがって、ワーク保持機構１２０は、処理炉１０１内において固定的に被処理物ＷＫを保持するように構成することもできる。

また、上記実施形態においては、処理炉１０１は、平面視で方形状に形成した。しかし、処理炉１０１は方形状以外の形状、例えば、平面視で円形、楕円形、または三角形や六角形などの多角形などの形状に形成することもできる。

また、上記実施形態においては、原料気化機構１２０は、処理炉１０１の四隅のうちの３つの隅部に配置した。しかし、原料気化機構１２０は、処理炉１０１内における内壁１０３に隣接して少なくとも１つ設けられていればよい。したがって、原料気化機構１２０は、例えば、処理炉１０１の四隅のすべてに配置してもよいし（図６二点鎖線参照）、処理炉１０１の四隅のうちの１つの隅部に配置してもよい。また、原料気化機構１２０は、処理炉１０１における１つの内壁１０３に隣接（例えば、内壁１０３の中央部）に設けるようにしてもよい。これらの場合、内壁１０３は、処理炉１０１内を構成する側壁が好ましいが、底面または天井面であってもよい。

また、上記実施形態においては、真空蒸着装置１００は、処理炉１０１内における内壁１０３、ワーク保持機構１１０および原料気化機構１２０をカバー体１４０で覆うように構成した。しかし、真空蒸着装置１００は、処理炉１０１内における内壁１０３、ワーク保持機構１１０および原料気化機構１２０をカバー体１４０の少なくとも一部を覆うように構成すれば、当該箇所での処理炉１０１内の汚損の防止や蒸着原料Ｍの回収を行うことができる。また、真空蒸着装置１００は、処理炉１０１内の汚損の防止や蒸着原料Ｍの回収を考慮する必要がない場合には、カバー体１４０を省略して構成することもできる。

また、上記実施形態においては、真空蒸着装置１００は、３つの原料気化機構１２０にそれぞれ同じ材質の蒸着原料Ｍをセットして蒸着処理を行った。しかし、真空蒸着装置１００は、３つの原料気化機構１２０にそれぞれ異なる材質（例えば、窒化チタン、酸化チタン、二酸化ケイ素など）の蒸着原料Ｍをセットするとともに、３つの原料気化機構１２０を互いに異なるタイミングで通電することによって被処理物ＷＫの表面に蒸着原料ごとの層を積層した蒸着処理を行うことができる。なお、この場合、真空蒸着装置１００は、各蒸着原料Ｍを気化するタイミングに応じてガス供給口１３０から蒸着促進ガスを適宜供給するとよい。

ＷＫ…被処理物、Ｍ…蒸着原料、Ｇ…地面、
１００…真空蒸着装置、
１０１…処理炉、１０２…基台、１０３…内壁、１０４…ヒンジ、１０５…扉、１０６…開口部、
１１０…ワーク保持機構、１１１…ベース体、１１１ａ…リング部、１１１ｂ…張出部、１１２ａ〜１１２ｄ…支柱受け体、１１３…サイド支柱、１１４…支持天板、１１５ａ〜１１５ｄ…支柱嵌合部、１１６…ワーク支持柱、１１７…保持棒、１１８…駆動モータ、
１２０…原料気化機構、１２１…電極、１２２…給電装置、１２３…原料保持具、
１３０…ガス供給口、１３１…電磁弁、１３２…空気圧調整孔、１３３…吸引ポンプ、１３４…大気圧開放弁、
１４０…カバー体。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、固体状の金属からなる蒸着原料を真空環境下で気化させて被処理物の表面に付着させる真空蒸着装置において、蒸着原料および被処理物をそれぞれ収容する処理炉と、処理炉内にて蒸着原料を保持して加熱する原料気化手段と、処理炉内にて被処理物を着脱自在に保持するワーク支持柱を有したワーク保持手段と、処理炉内の空気を吸引して同処理炉内を真空状態とする炉内真空手段とを備え、原料気化手段は、処理炉内における内壁に隣接して配置されており、ワーク保持手段は、処理炉内にてワーク支持柱を支持した状態で回転駆動可能に設けられたベース体を有しており、ワーク支持柱は、ベース体における回転駆動中心の外側に支持されて処理炉内にて公転することにある。

また、本発明の他の特徴は、前記真空蒸着装置において、ワーク支持柱は、ベース体上において自転駆動可能に支持されていることにある。

また、本発明の他の特徴は、前記真空蒸着装置において、ワーク支持柱は、ベース体に対して着脱自在に形成されていることにある。

また、本発明の他の特徴は、前記真空蒸着装置において、ベース体は、ワーク支持柱を自転可能に支持する支柱受け体と、ワーク支持柱を自転不能に支持する支柱受け体とを備えることにある。

また、本発明の他の特徴は、前記真空蒸着装置において、さらに、処理炉における床面側に同処理炉内に蒸着促進ガスを導入するためのガス供給口が設けられていることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、真空蒸着装置は、処理炉における床面側に同処理炉内に蒸着促進ガスを導入するためのガス供給口が設けられているため、処理炉内における底部に配置される重量物からなる被処理物に対しても効率的に蒸着促進ガスを供給することができる。なお、処理炉内に供給される蒸着促進ガスとしては、蒸着原料としてアルミニウム材を用いる場合にはアルゴンガスを用いるとよく、蒸着原料として窒化チタン材や酸化チタン材を用いる場合には窒素ガスを用いるとよく、蒸着原料としてガラス材を用いる場合には酸素を用いるとよい。

これらの場合、真空蒸着装置は、固体状の金属からなる蒸着原料を真空環境下で気化させて被処理物の表面に付着させる真空蒸着装置において、蒸着原料および被処理物をそれぞれ収容する処理炉と、処理炉内にて蒸着原料を保持して加熱する原料気化手段と、処理炉内にて被処理物を保持するワーク保持手段と、処理炉内の空気を吸引して同処理炉内を真空状態とする炉内真空手段とを備え、処理炉は、平面視で方形に形成されており、原料気化手段は、処理炉内における内壁に隣接するとともに同処理炉内の対角線上に対向した状態で配置されているとよい。これによれば、真空蒸着装置は、平面視で方形に形成された処理炉内における対角線上に対向した状態で原料気化手段が配置されているため、原料気化手段を被処理物に対して適当な距離（気化した蒸着物質が被処理物の半面に放射可能な位置）を確保して配置しつつ処理炉内における隅部を有効活用することができる。この場合、処理炉は、平面視で長方形または正方形に形成した直方体状または立方体状に構成することができる。

また、これらの場合、前記真空蒸着装置において、原料気化手段は、ワーク保持手段の周囲を取り囲んで配置されているとよい。これによれば、真空蒸着装置によれば、原料気化手段がワーク保持手段の周囲を取り囲んで配置されているため、被処理物に対して複数の位置から効率的に蒸着処理を行うことができる。なお、原料気化手段は、ワーク保持手段の全周に亘って蒸着処理を行う場合には均等配置されることが好ましいが、被処理物における特定の部分に蒸着処理を行う場合には当該蒸着処理部分に対応した位置に配置するとよい。

また、これらの場合、前記真空蒸着装置において、ワーク保持手段は、被処理物を保持して原料気化手段が配置された方向に沿って回転させるとよい。これによれば、真空蒸着装置は、ワーク保持手段が被処理物を保持して原料気化手段の配置方向に沿って回転させるため、被処理物の全体に対して効率的に蒸着処理を行うことができる。

また、これらの場合、前記真空蒸着装置において、原料気化手段は、処理炉内における床面側と天井面側との間の上下方向に沿って延びる正負一対の電極と、正負一対の電極間に前記上下方向に沿って複数架設された電熱線で構成されて蒸着原料を保持する原料保持具とを有するとよい。

これによれば、真空蒸着装置は、原料気化手段が被処理物の高さ方向に沿って蒸着原料を複数保持しているため、長尺の被処理物に対して精度良く蒸着処理を行うことができる。

また、これらの場合、前記真空蒸着装置において、処理炉は、同処理炉内における壁面および／または構成部品の各表面に蒸着原料と同じ材料で構成された箔状または板状のカバー体が設けられているとよい。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、真空蒸着装置は、処理炉の内壁面や原料気化手段およびワーク保持手段の少なくとも一部に蒸着原料（例えば、アルミニウム材）と同じ材料で構成された箔状（例えば、アルミ箔）または板状（例えば、アルミ板）のカバー体が設けられているため、気化した蒸着原料のうちの被処理物に付着しなかった蒸着原料をカバー体に付着させることによって処理炉内の汚損を防止することができるとともに被処理物に付着しなかった蒸着原料を効率的に回収してカバー体ごと一体的にリサイクルに供することができる。

（真空蒸着装置１００の構成）
真空蒸着装置１００は、処理炉１０１を備えている。処理炉１０１は、被処理物ＷＫおよび蒸着原料Ｍを収容して被処理物ＷＫの表面に気化させた蒸着原料Ｍを付着させる蒸着処理を行うための金属製（例えば、ステンレス製）容器であり、真空蒸着装置１００が設置される床面Ｇに対して上方に向かって延びる直方体状に形成されている。この処理炉１０１は、内部空間を真空状態とした場合であっても変形することなく形状を維持することができる十分な剛性を持って構成されて金属製の基台１０２を介して床面上に固定的に設置されている。

一方、リング部１１１ａ上で互いに同一直線上に形成された支柱受け体１１２ｃおよび支柱受け体１１２ｄは、リング部１１１ａに対して回転可能な状態で設けられており、ワーク支持柱１１６をリング部１１１ａ上で回転可能に支持する。より具体的には、支柱受け体１１２ｃ，１１２ｄは、ベース体１１１の内部においてベース体１１１に対して図示しない歯車を介して連結されており、ベース体１１１の回転駆動に応じて回転駆動する。すなわち、支柱受け体１１２ｃ，１１２ｄに支持されたワーク支持柱１１６は、ベース体１１１の回転駆動によってリング部１１１ａの周方向に沿って回転駆動（公転）するとともに、支柱受け体１１２ｃ，１１２ｄを回転中心として回転駆動（自転）する。

処理炉１０１の内部には、ガス供給口１３０および空気圧調整孔１３２がそれぞれ設けられている。ガス供給口１３０は、被処理物ＷＫへの蒸着処理を促進するための蒸着促進ガスを処理炉１０１内に導入するための配管であり、処理炉１０１の底部中央部に上方に向かって開口して設けられている。より具体的には、ガス供給口１３０は、処理炉１０１内におけるベース体１１１のリング部１１１ａの内側に蒸着促進ガスの種類ごとに設けられている。本実施形態においては、ガス供給口１３０は、アルゴンガス、窒素ガスおよび酸素ガスの３つの蒸着促進ガスごとに設けられている。

また、処理炉１０１内の内壁１０３、ワーク保持機構１１０を構成するベース体１１１、サイド支柱１１３、支持天板１１４、および原料気化機構１２０を構成する電極１２１の各外表面は、カバー体１４０で覆われている。カバー体１４０は、気化した蒸着原料Ｍが処理炉１０１の内部に露出する各部の表面に直接付着することを防止するための部品であり、蒸着原料Ｍと同じ材料を箔状に形成して構成されている。本実施形態にいては、カバー体１４０は、アルミニウム箔（所謂アルミ箔）で構成されている。なお、図１および図２においては、カバー体１４０を処理炉１０１の内壁面にのみ設けた状態を示しているが、実際には処理炉１０１内に存在して露出する部品（原料保持具１２３を除く）の各部を覆っている。

次いで、制御装置１５０は、原料気化機構１２０に対して所定時間だけ通電した後、すなわち、被処理物ＷＫに対して必要な蒸着処理を行った後、原料気化機構１２０の通電を停止する。この場合、制御装置１５０は、駆動モータ１１８および／または電磁弁１３１が作動状態にある場合には、原料気化機構１２０への通電停止とともに駆動モータ１１８および／または電磁弁１３１の作動も併せて停止させる。次いで、制御装置１５０は、大気圧開放弁１３４を開くように制御して処理炉１０１内に空気を導入して処理炉１０１内を大気圧にした後、処理炉１０１内が大気圧となった場合には大気圧開放弁１３４を閉じる。

例えば、上記実施形態においては、真空蒸着装置１００は、ワーク保持機構１１０におけるワーク支持柱１１６を支柱受け体１１２ｃ，１１２ｄと支柱嵌合部１１５ｃ，１１５ｄとに保持させて自転させない状態で蒸着処理を行うようにした。しかし、真空蒸着装置１００は、ワーク保持機構１１０におけるワーク支持柱１１６を支柱受け体１１２ａ，１１２ｂと支柱嵌合部１１５ａ，１１５ｂとに保持させて自転させた状態で蒸着処理を行うようにできることは当然である。

また、上記実施形態においては、ワーク保持機構１１０は、処理炉１０１内において回転駆動するように構成した。しかし、ワーク保持機構１１０は、被処理物ＷＫを保持することができればよい。したがって、ワーク保持機構１１０は、処理炉１０１内において固定的に被処理物ＷＫを保持するように構成することもできる。

Claims (6)

1. 固体状の金属からなる蒸着原料を真空環境下で気化させて被処理物の表面に付着させる真空蒸着装置において、
   前記蒸着原料および前記被処理物をそれぞれ収容する処理炉と、
   前記処理炉内にて前記蒸着原料を保持して加熱する原料気化手段と、
   前記処理炉内にて前記被処理物を保持するワーク保持手段と、
   前記処理炉内の空気を吸引して同処理炉内を真空状態とする炉内真空手段とを備え、
   前記処理炉は、
   平面視で方形に形成されており、
   前記原料気化手段は、
   前記処理炉内における内壁に隣接するとともに同処理炉内の対角線上に対向した状態で配置されていることを特徴とする真空蒸着装置。
2. 請求項１に記載した真空蒸着装置において、
   前記原料気化手段は、
   前記ワーク保持手段の周囲を取り囲んで配置されていることを特徴とする真空蒸着装置。
3. 請求項２に記載した真空蒸着装置において、
   前記ワーク保持手段は、
   前記被処理物を保持して前記原料気化手段が配置された方向に沿って回転させることを特徴とする真空蒸着装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した真空蒸着装置において、
   前記原料気化手段は、
   前記処理炉内における床面側と天井面側との間の上下方向に沿って延びる正負一対の電極と、
   前記正負一対の電極間に前記上下方向に沿って複数架設された電熱線で構成されて前記蒸着原料を保持する原料保持具とを有することを特徴とする真空蒸着装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載した真空蒸着装置において、
   前記処理炉は、
   同処理炉内における壁面および／または構成部品の各表面に前記蒸着原料と同じ材料で構成された箔状または板状のカバー体が設けられていることを特徴とする真空蒸着装置。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載した真空蒸着装置において、さらに、
   前記処理炉における床面側に同処理炉内に蒸着促進ガスを導入するためのガス供給口が設けられていることを特徴とする真空蒸着装置。

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