JP3428057B2

JP3428057B2 - 連続真空蒸着装置

Info

Publication number: JP3428057B2
Application number: JP04421093A
Authority: JP
Inventors: 至康松田; 清根橋; 博之佐藤
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1993-03-05
Filing date: 1993-03-05
Publication date: 2003-07-22
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: JPH06256947A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空中で連続的に供給
される鋼板などの表面に蒸着膜を形成する連続真空蒸着
装置に係り、詳しくは、膜形成に使用されず装置自体に
付着する無効蒸着物を回収する連続真空蒸着装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来鋼板などに蒸着を行う連続真空蒸着
装置を図９を用いて説明する。真空チャンバー１内に蒸
発材料６を充填したルツボ３を設け、電子銃４により電
子ビーム５を照射して加熱する。電子ビーム５はルツボ
３近傍に設けられた偏向磁石７によって発生した磁場に
より曲げられ、ルツボ３を照射する。この照射によりル
ツボ３内の蒸発材料６は溶解して蒸発し、連続的にガイ
ドロール８を介して供給される鋼板などの蒸着基板２に
蒸着する。この時の真空チャンバー１内の圧力は１０^-3
〜１０^-5ｔｏｒｒに真空排気されている。かかる連続
真空蒸着装置により単一層、または多層膜の形成、また
蒸着材料の種類により、Ｔｉなどの単一材または合金材
の膜を蒸着基板２に形成する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】真空チャンバー１内で
電子銃４から電子ビーム５を照射し、ルツボ３の蒸発材
料６を溶解、蒸発させて蒸発流を発生させて蒸着基板２
に蒸着させる。その際に蒸発流の一部はルツボ３から蒸
着基板２へ至る径路となる真空チャンバー１の内壁に蒸
着する。このような位置には防着板９を設け、真空チャ
ンバー１自体への蒸着を防止するようにしている。しか
し、防着板９上には蒸着物３０が蓄積してゆき、これを
除去する装置がない場合、蒸着物３０は蓄積されてゆく
ので、斜線部で示すように蒸着基板２への所定の蒸着ゾ
ーンを狭くしたり、防着板９に蓄積した蒸着物３０が蒸
着基板２と接触するようになり、蒸着基板２を傷つけた
りするようになる。

【０００４】また、このように防着板９に蓄積された蒸
着物の厚さが、数ｃｍとなると重くなるため、防着板９
を強固な構造としなければならず、また操業途中に蒸着
物３０の一部が剥がれ落ち、周囲に設置されている機器
類を損傷する場合が生じる。

【０００５】このため、連続真空蒸着装置を長時間運転
することができなくなり、頻繁に真空チャンバー１内を
清掃しなければならず、生産性が良くない。また清掃作
業も、蓄積物３０が数ｃｍと厚く、重いため、防着板９
から剥がすのに手間がかかり、操作性が悪かった。

【０００６】このような問題点を解決するため、蒸着基
板２の裏側に密接して蒸着基板２より幅の広いエンドレ
スベルトを設け、このエンドレスベルトに付着した蒸着
物をスクレーパではぎとるように構成した蒸着物付着防
止装置が特開昭６３−２４０６３号公報により提案され
ているが、かかる装置においても次のような問題点があ
った。

【０００７】蒸着基板２の裏側へ回り込む蒸着物のみ
回収することを目的としており、これ以外のところに付
着する蒸着物は回収できない。スクレーパの刃の消耗が激しく、スクレーパが真空中
にあるため、刃を交換するときには真空を破って大気圧
に戻す必要があり、操業を中止しなければならない。スクレーパで掻き取り、回収箱に回収された蒸着物を
外部に除去する際も、一旦真空を破るので、操業を中止
しなければならず、生産性が悪くなる。

【０００８】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、蒸着基板以外に付着する無効蒸着物を回収できる
ようにし、さらに回収した無効蒸着物を操業を中止する
ことなく外部へ搬出することが可能な連続真空蒸着装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は真空チャンバ内で蒸発用ルツボと連続的に
供給される蒸着基板を対向させ、蒸発用ルツボ内の蒸発
材料を加熱して蒸着基板に蒸着膜を形成する連続真空蒸
着装置において、前記蒸発用ルツボより前記蒸着基板に
至る蒸発物の移動径路の周囲に、付着した蒸着物を溶融
して回収するヒータを備えた回収パネルを設け、該回収
パネルの下部にヒータを内蔵し、溶融した蒸着物を流す
ことのできる流路により構成した収集手段を設けたもの
である。

【００１０】

【００１１】また、前記収集手段より流出する蒸着物を
収納し、真空チャンバ外へ移動可能な搬出手段と、前記
真空チャンバに隣接し、真空保持弁を介して設けた蒸着
物除去室とを備え、前記蒸着物除去室に真空排気装置を
設けて前記真空チャンバと同等の真空圧とし、前記真空
保持弁を解放して前記搬出手段が前記真空チャンバと前
記蒸着物除去室間を移動できるようにしたものである。

【００１２】

【作用】かかる構成により、蒸発用ルツボから蒸着基板
へ至る蒸発材料が蒸発流となって移動する径路の周囲に
は、回収パネルが設けられているので、蒸着基板へ付着
する蒸着物以外の蒸着物はほとんどこの回収パネルに付
着する。回収パネルには付着した蒸着物を溶融して回収
するヒータが設けられているので、このヒーターを加熱
することにより回収パネルに付着した蒸着物は溶融して
回収パネルの下方に落下してゆく。なお、蒸発用ルツボ
からの輻射熱だけで回収パネルが蒸着物を溶融するのに
必要な温度に加熱されている時は、ヒータによる加熱は
不要となる。

【００１３】この回収パネルの下部には、溶融して落下
してくる蒸着物を収集する収集手段が設けられており、
この収集手段は、ヒーターを内蔵し、溶融した蒸着物を
流す流路を構成しているので、各回収パネルから回収し
た蒸着物を流路によって所定位置へ移送することが可能
となる。

【００１４】この所定位置に、真空チャンバ外へ移動可
能な搬送手段を置くことにより、収集手段によって、回
収パネルから回収した蒸着物を搬送手段に移すことがで
き、真空チャンバに隣接し、真空保持弁を介して蒸着物
除去室を設け、蒸着物除去室内の真空排気装置により、
蒸着物除去室内を真空チャンバと同等の真空圧とした状
態で、真空保持弁を開閉することにより、真空チャンバ
の真空を破ることなく搬送手段を真空チャンバに出し入
れすることが可能となる。これにより操業を中止するこ
となく、回収パネルに付着した蒸着物を蒸着物除去室へ
搬出することが可能となる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１〜図３は本発明の第１実施例の構成図を表
し、図１は正面図、図２は側面図、図３は平面図を表
す。真空チャンバ１には２組の蒸発用ルツボ３と電子銃
４が対向して設けられ、この蒸発用ルツボ３の上部を蒸
着基板２が連続走行する。蒸発用ルツボ３には蒸発材料
６が充填され、電子ビーム５で照射される。２つの蒸発
用ルツボ３と蒸着基板２の間の蒸発した材料が蒸発流１
０となって蒸発する径路の４周には、無効蒸着物の回収
パネル１１を四角錐台形状に設け、この裏面に回収パネ
ル１１の内面に付着した無効蒸着物を溶融して回収パネ
ル１１内面に添って滴下させるヒーター１２が設けられ
ている。なお、回収パネル１１の傾斜角θは１８０度以
内とする。

【００１６】回収パネル１１の下部には、断面形状がＵ
字形をした無効蒸着物の移送用ルツボ１３が水平に対
し、傾斜を付けた状態で配置される。移送用ルツボ１３
は回収パネル１１から滴下する無効蒸着物を収集する
「樋」の役割をし、各移送用ルツボ１３からの無効蒸着
物は図２に示すように搬送用ルツボ１４に収集される。
なお、図２に示すように回収パネル１１の１つからは、
溶融した無効蒸着物を直接搬送用ルツボ１４に滴下す
る。搬送用ルツボ１４は断面形状がＵ字形をし、下部に
移動用の車輪を有し、内部に収集した回収物１５を収納
するよう構成されている。

【００１７】真空チャンバ１には排気装置１６が設けら
れ、真空チャンバー１内を圧力１０ ^-3〜１０^-5ｔｏｒ
ｒに保持する。また搬送用ルツボ１４の設定位置に近傍
に無効蒸着物除去室１７が設けられ、真空を保持するゲ
ート弁１８によって真空チャンバ１と仕切られている。
無効蒸着物除去室１７にも排気装置１９が設けられ、真
空チャンバ１と同じ真空圧とすることができるように構
成されている。

【００１８】図４は移送用ルツボ１３の構成図を示す。
断面形状はＵ字型をした成形体２０で構成され、内部に
はヒーター２２を内蔵し、側面と底部は断熱材２１で覆
われている。これにより、回収パネル１１から回収され
た無効蒸着物を固化することなく、流動させ、「樋」の
役割をはたすことができる。

【００１９】図５は搬送用ルツボ１４の構成図を示す。
移送用ルツボ１３と同様に、断面形状はＵ字型をした成
形体２３で構成され、内部にはヒーター２５を内蔵し、
側面と底部は断熱材２４で覆われている。これにより回
収物１５を固化しない状態で無効蒸着物除去室１７へ搬
出することができる。なお、搬送用ルツボ１４は回収物
１５を固化した状態で無効蒸着物除去室１７へ搬送して
もよい場合があり、このときは、ヒーター２５や断熱材
２４は不要となる。

【００２０】次に動作について説明する。真空チャンバ
１内に設けられた２つの蒸発用ルツボ３内の蒸発材料６
に、それぞれの電子銃４から電子ビーム５が照射され
る。なお、電子ビーム５は図示しない偏向磁石により出
射方向からほぼ９０度曲げられて蒸発材料６を照射する
よう構成されている。この照射により蒸発材料６は溶解
して蒸発し、蒸発流となって、連続的に供給される蒸着
基板２に蒸着し、蒸着膜を形成する。一方、蒸発流の一
部は蒸発流の径路の周囲に設けられた回収パネル１１の
内表面に付着し無効蒸着物を形成する。回収パネル１１
の裏面に設けられたヒーター１２は無効蒸着物の融点以
上に回収パネル１１の表面を加熱できるよう温度制御さ
れており、回収パネル１１に付着した無効蒸着物は溶融
され、回収パネル１１の表面に添って流れ、下側に設置
されている移送用ルツボ１３に滴下してゆく。

【００２１】移送用ルツボ１３もヒーター２２によって
蒸着物を融点以上に加熱するよう温度制御され、かつ水
平に対し、傾斜角α度傾斜して設置されているので、回
収パネル１１から滴下した無効蒸着物を「樋」の働きに
よって移送し、搬送用ルツボ１４に移送する。なお、移
送用ルツボ１３の水平に対する傾斜角αは０°＜α＜９
０°の範囲とするが、好ましくは５°≦α≦２０°の範
囲とする。このようにして回収パネル１１から滴下した
無効蒸着物は、１つまたは２つの移送用ルツボ１３を介
して、または直接に、一番低いレベルにある搬送用ルツ
ボ１４に全て集められ、回収物１５として格納される。
搬送用ルツボ１４も内蔵するヒーター２５によって集め
られた回収物１５が固化しないよう温度制御されてい
る。

【００２２】このようにして搬送用ルツボ１４に回収物
１５が一杯になると、真空チャンバ１に接続する無効蒸
着物除去室１７に搬出される。この時、無効蒸着物除去
室１７では排気装置１９を作動して真空チャンバ１内の
圧力と等圧となるよう調整した後、真空チャンバ１と無
効蒸着物除去室１７を仕切るゲート弁１８を開いて搬出
する。搬送用ルツボ１４が無効蒸着物除去室１７へ搬出
された後、ゲート弁１８を閉じ、無効蒸着物除去室１７
のみ常圧として、搬送用ルツボ１４内の回収物１５を除
去する。

【００２３】回収物１５を除去した後、搬送用ルツボ１
４を真空チャンバー１に搬入するようセットする。セッ
ト後再び排気装置１９を作動し、無効蒸着物除去室１７
を真空排気し、真空チャンバ１と同圧力にした後、ゲー
ト弁１８を開き、搬送用ルツボ１４を真空チャンバ１内
に搬入し、移送用ルツボ１３の下の所定位置に設置す
る。これで一連の無効蒸着物回収および除去作業が終了
する。

【００２４】本実施例により、真空チャンバ１内の真空
を破ることがないため、蒸着基板２への蒸着操業を停止
することなく連続的な操作が可能となる。なお、搬送用
ルツボ１４が搬出され、移送用ルツボ１３の下の所定位
置にない間は、回収用パネル１１のヒーター１２、移送
用ルツボ１３のヒーター２２を停止または低温にして搬
送用ルツボ１４が設定される位置に回収物１５が滴下す
るのを防止する。

【００２５】次に第２実施例を説明する。図６は第２実
施例の構成を示し、図３と同一符号は同一のものを表
す。本実施例は第１実施例に対して無効蒸着物除去室２
６とゲート弁２７を大きくし、無効蒸着物除去室２６に
２台の搬送用ルツボ１４を設置することができるように
したものである。

【００２６】次に本実施例の動作について説明する。回
収パネル１１に付着した蒸着物が搬送用ルツボ１４に回
収物１５として収集されるまでは第１実施例と同じであ
る。搬送用ルツボ１４の回収物１５が一杯になるときま
でに、無効蒸着物除去室２６は排気装置１９によって真
空チャンバー１と同圧となるよう排気される。ゲート弁
２７を開き、搬送用ルツボ１４をＡに示す設定位置より
Ｂに示す位置に搬出する。無効蒸着物除去室２６には前
もって空の搬送用ルツボ１４をＣに示す位置にセットし
ておき、回収物１５が一杯の搬送ルツボ１４をＢの位置
に搬出した後、Ｄで示す位置に搬入し、Ａに示す設定位
置にセットする。その後、ゲート弁２７を閉じ、無効蒸
着物除去室２６を大気圧にし、搬送用ルツボ１４から回
収物１５を除去して、次の搬入に備える。

【００２７】本実施例によれば、搬送用ルツボ１４の交
換時間が短縮され、回収用パネル１１のヒーター１２や
移送用ルツボ１３のヒーター２２を停止、または低温に
しておく期間も短縮され、かつ連続的に無効蒸着物の回
収作業を行うことが可能となる。

【００２８】次に第３実施例を説明する。図７は本実施
例の正面図を示し、図８は平面図を示しており、図１，
図３と同一符号は同一のものを表す。本実施例は第１実
施例の無効蒸着物除去室１７を真空チャンバ１を中心に
して対称位置に、もう１つ設けたものである。図７は図
１に対応し、図８は図３に対応する。第３実施例は第２
実施例に対して搬送用ルツボ１４の交換作業がさらに容
易になり、かつ短時間で行うことができる。

【００２９】本実施例の場合、いずれか一方の無効蒸着
物除去室１７に空の搬送用ルツボ１４を搬入しておき、
真空チャンバ１内の搬送用ルツボ１４の回収物１５が一
杯になるときまでに、両無効蒸着物除去室１７を排気装
置１９を動作させて真空チャンバ１と同じ真空圧にして
おく。真空チャンバ１内の搬入用ルツボ１４の回収物１
５が一杯になると、空の搬送用ルツボ１４の入っていな
い方の無効蒸着物除去室１７のゲート弁１８を開き、真
空チャンバ１内の搬送用ルツボ１４を搬出し、次に空の
搬送用ルツボ１４の入っている無効蒸着物除去室１７の
ゲート弁１８を開いて、この空の搬送ルツボ１４を真空
チャンバ１内の移送用ルツボ１３の下の所定位置に設定
する。その後、両ゲート弁１８を閉じ、真空チャンバ１
より搬送用ルツボ１４を搬出した無効蒸着物除去室１７
を大気圧とし、回収物１５を除去して、次の搬入に備え
る。このように２つの無効蒸着物除去室１７を交互に回
収物１５の除去作業に使用することにより、搬送用ルツ
ボ１４の回収物１５の除去作業をスムーズに行うことが
でき、かつ連続的に回収作業を行うことができる。

【００３０】上述した各実施例の効果を述べると次のよ
うになる。蒸着基板２に付着しないで無効となる無効蒸着物が真
空チャンバ１内に蓄積しないため、蒸着基板２への蒸発
流の径路が、図９に示したように蓄積物で狭くなり、蒸
着基板２への蒸着量が少なくなるということがなくな
る。また蓄積した無効蒸着物が走行する蒸着基板２に接
触することがなくなるため、蒸着基板２を損傷すること
がなくなる。無効蒸着物が蓄積しなくなるため、蒸発用ルツボ３か
らの蒸発量を増やし、蒸着基板２の走行スピードを上げ
ることが可能となる。上述した、により高速成膜が可能となり、さらに
長時間連続運転が可能となるため、生産性の向上、装置
のランニングコストの低減が可能となる。無効蒸着物を搬送用ルツボ１４に回収して無効蒸着物
除去室１７、２６へ搬出し、空の搬送用ルツボ１４を搬
入する際、真空チャンバ１の真空を破る必要がないの
で、蒸着操作を停止することなく長時間連続運転するこ
とが可能となる。これにより連続運転時間は電子銃４の
寿命によって決定されるようになり、連続運転時間が飛
躍的に増大する。

【００３１】蓄積した無効蒸着物を取り除く作業は重
労働であるが、このような作業から解放されることにな
る。これにより作業員の削減が可能となり、コストが低
減する。運転中に無効蒸着物が剥がれ落ち、落下することがな
くなるので、周辺の機器の損傷がなくなる。回収して真空チャンバ外に搬出された無効蒸着物を再
度蒸発材料として利用することができるため、蒸発材料
の使用効率が飛躍的に向上する。回収パネルを設けることにより、防着板は不要とな
る。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、回収パネルを蒸発物の径路の周囲に設け、蒸着基板
に付着しない無効蒸着物を回収できるので、無効蒸着物
の蓄積により発生する不都合な事態を回避することがで
きる。さらに無効蒸着物除去室を設け、真空チャンバと
等圧とすることのできる排気装置を設けることにより、
蒸着操作を実施中も回収した無効蒸着物の無効蒸着物除
去室への搬出が可能となり、連続運転時間を大幅に増大
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の正面図である。

【図２】本発明の第１実施例の側面図である。

【図３】本発明の第１実施例の平面図である。

【図４】移送用ルツボの構成図である。

【図５】搬送用ルツボの構成図である。

【図６】第２実施例の構成を示す平面図である。

【図７】第３実施例の構成を示す正面図である。

【図８】第３実施例の構成を示す平面図である。

【図９】従来の真空蒸着装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１真空チャンバ２蒸着基板３蒸発用ルツボ４電子銃５電子ビーム６蒸発材料１１回収パネル１２，２２，２５ヒーター１３移送用ルツボ１４搬送用ルツボ１５回収物１６，１９排気装置１７，２６無効蒸着物除去室１８，２７ゲート弁２０，２３成形体２１，２４断熱材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤博之神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地石川島播磨重工業株式会社横浜第二工場内 (56)参考文献特開昭57−155368（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−158272（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−3570（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−183964（ＪＰ，Ｕ) 実開昭58−26733（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】真空チャンバ内で蒸発用ルツボと連続的
に供給される蒸着基板を対向させ、蒸発用ルツボ内の蒸
発材料を加熱して蒸着基板に蒸着膜を形成する連続真空
蒸着装置において、前記蒸発用ルツボより前記蒸着基板に至る蒸発物の移動
径路の周囲に、付着した蒸着物を溶融して回収するヒー
タを備えた回収パネルを設け、該回収パネルの下部にヒータを内蔵し、溶融した蒸着物
を流すことのできる流路により構成した収集手段を設け
た、ことを特徴とする連続真空蒸着装置。
【請求項２】前記収集手段より流出する蒸着物を収納
し、真空チャンバ外へ移動可能な搬出手段と、前記真空
チャンバに隣接し、真空保持弁を介して設けた蒸着物除
去室とを備え、前記蒸着物除去室に真空排気装置を設け
て前記真空チャンバと同等の真空圧とし、前記真空保持
弁を解放して前記搬出手段が前記真空チャンバと前記蒸
着物除去室間を移動できるようにしたことを特徴とする
請求項１記載の連続真空蒸着装置。