JP3741160B2 - 連続真空蒸着装置および連続真空蒸着方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空蒸着装置および連続真空蒸着方法に係り、特に真空中で連続走行する鋼板やフィルムなどの帯状の基板にるつぼから蒸発させた蒸発材料を蒸着させる連続真空蒸着装置および連続真空蒸着方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の連続真空蒸着装置は、例えば、特開昭62─70576号公報に開示されている。かかる従来の装置は、図4の平面図(A)と側面図(B)に示すように、真空チャンバa内に設けた長方形のるつぼcに蒸発材料fを入れ、これに基板bの走行方向と直角方向に伸びる壁面iに設けられた電子銃dより電子ビームeを照射して、蒸発材料を溶融・蒸発させ、連続的にガイドロールhを介して供給される鋼板などの帯状の基板bに蒸発材料を蒸着するようになっている。真空チャンバa内は真空排気装置(図示せず)により10-3〜10-5Torrに維持されている。
【0003】
電子銃dからほぼ水平に出された電子ビームeは、るつぼcの上方近傍に設けられ、磁力線をるつぼの長手方向に沿って発生させる偏向磁石(図示せず)により、ほぼ90°に曲げられ、るつぼに照射するようになっている。なお、蒸発材料fは図示しない蒸発材料供給装置によりるつぼcの一端に供給される。またgは蒸発材料fの蒸気である。
【0004】
図4(A)に示すように電子ビームeは照射位置がるつぼの長手方向に往復移動するように照射し、蒸気材料fが一様に加熱されるようにする。そうすると蒸発がるつぼcの長手方向に一様に行われるが、その場合基板bへの蒸着は巾方向の中央で厚く、両端部で薄くなり品質的に問題となる。そのため電子ビームeの照射位置の移動をるつぼcの長手方向の両端部で遅く、中央部で速くするようにして、るつぼcの両端部の蒸発材料fの溶湯の温度がるつぼ中央部の溶湯の温度より高くなるようにする。このようにすることにより基板bの巾方向に一様な蒸着が達成される。
【0005】
図5は電子銃dを真空チャンバaの側面jに設けた例を示している。図5(A)は平面図、(B)は(A)のB−B矢視図である。この場合には磁界の強さの異なる複数の偏向磁石kがるつぼcを基板bの走行方向に挟むようにるつぼcの長手方向に並んで設けられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した従来例については次のような問題がある。先ず図4で説明した連続真空蒸着装置の場合には電子銃が基板bの走行方向と直角の方向に伸びる壁面iに、かつ、基板bの略中心下方に設けられているので、るつぼcを2個近接して設け、電子銃dを対向する壁面に設ける場合には偏向磁石の磁力線の向きが互いに反対向きになり、るつぼcを接近して設けると磁界が互に干渉する。従ってるつぼcをあまり接近して設けることができず、2元蒸着の場合の蒸着膜の品質のコントロールの自由度が損なわれる。
【0007】
また図5で説明した連続真空蒸着装置の場合にはるつぼcの長手方向に沿って磁界の強さの異なる複数の偏向磁石kを設けねばならず、設備費が高く付く。
【0008】
また以上述べた2つの従来例の共通の問題として、
(1)基板bの巾が広い場合には、長いるつぼcを用意せねばならず、また蒸発がほとんど行われないるつぼcの中央部分も加熱せねばならないのでエネルギーの無駄になる。
(2)蒸発材料fはるつぼcの長手方向の端部に供給されるが、この部分は蒸発材料fの溶湯の温度が高いので、新しく供給される蒸発材料fに付着している空気等により溶湯が飛び跳ねるスプラッシュ現象を起しやすい。スプラッシュを少くするために溶湯の温度の低いるつぼcの中央部付近に蒸発材料fを供給すればよいが、そうすると蒸発材料供給装置が複雑になる。
【0009】
本発明は以上述べた問題点に鑑み案出されたもので異種の複数の蒸発材料をそれぞれ収容するるつぼを基板の走行方向に複数並べることが容易であり、スプラッシュの発生が少く、基板が巾広の場合でもるつぼの長さを短くできると共に電子ビームの加熱エネルギーの節約ができる連続真空蒸着装置および連続真空蒸着方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本願第1発明の連続真空蒸着装置は、真空チャンバ内を連続走行する帯状の基板に基板の下方に配置されたるつぼから蒸発した蒸発材料を連続的に蒸着させる連続真空蒸着装置であって、略矩形状をしていて長手方向が基板の走行方法と平行に、かつ基板の巾方向の両端近傍に配置されたるつぼと、電子ビームの放射方向が基板の走行方向と交叉するように、基板の両側に配置され、電子ビームの照射によりるつぼ内の蒸発材料を加熱する電子銃と、るつぼの近傍に配置され、磁力線がるつぼの長手方向に副って発生して電子ビームをるつぼ内の蒸発材料に向けて偏向させる偏向磁石と、蒸発材料をるつぼの長手方向の一端に供給する蒸発材料供給装置とからなる。
【0011】
また、基板の巾が大きい場合においては、るつぼは長手方向が基板の走行方向と平行になっているのに代えて、走行方向に対して斜めにハの字状に配置するのがよい。
【0012】
さらに、真空チャンバ内に、るつぼと、電子銃と、偏向磁石と、蒸発材料供給装置の組が、基板の走行方向に2組以上並んで配置されていてもよい。
【0013】
本願第2の発明の連続真空蒸着方法は、本願第1発明の連続真空蒸着装置を用いて基板に蒸発材料を蒸着させる連続真空蒸着方法であって、電子ビームの蒸発材料への照射位置をるつぼの長手方向に往復移動させるとともに、往復移動の仕方を蒸発材料を投入するるつぼの一端側を早く、るつぼの他端側を遅く移動させることにより、るつぼ内の蒸発材料の溶湯の温度を一端側を低く他端側を高くする温度勾配を持たせるようにしたものである。
【0014】
次に作用を説明する。るつぼが基板の巾方向の両端近傍に設けられ、両端近傍で蒸発が活発に行われるので基板への蒸着の厚さは巾方向に均一になる。しかもるつぼ内の溶湯の温度は蒸発材料が供給されるるつぼの一端側で低く、蒸発が活発に行われるるつぼの他端側で高いので、蒸発材料を投入したときに蒸発材料に吸着した空気などは徐々に放出され、スプラッシュが起ることがない。また基板の巾が広い場合、るつぼの巾を広くしたり、るつぼを斜めに、ハの字状に配置することにより、蒸発の領域を基板の巾方向に広げることができ、巾広い基板に対応することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の連続真空蒸着装置の平面図であり、るつぼと、電子銃と、偏向磁石と、蒸発材料供給装置の組みが基板の走行方向に2組並んで配置され、例えば上流側の組でアルミニウムを、下流側の組でアルミマンガンを蒸着させる連続真空蒸着装置を示している。図2は図1のA−A矢視図である。以下2組の内の1組分につき詳細に説明する。
【0016】
これらの図において1は図示しない真空排気装置により10-3〜10-5Torrに維持された真空チャンバである。該真空チャンバ1内を鋼板などの帯状の基板2が走行している。3はるつぼで、アルミニウムやアルミマンガンなどの蒸発材料を収容しており、るつぼ3から蒸発した蒸発材料8が基板2に蒸着することにより連続真空蒸着が行われる。るつぼ3は略矩形状をしており、るつぼ3の長手方向は基板2の走行方向9と平行になっている。るつぼ3は基板2の巾方向の両端近傍にそれぞれ設けられている。4は電子銃で電子ビーム5を放射する。電子ビーム5の放射方向は基板9の走行方向と交叉する方向であり、真空チャンバ1の側壁1aに設けられ、走行する基板2の両側に配置されている。6は傾向磁石であり、るつぼ3の外側近傍に配置されており、図1,図2に示すように磁力線6aをるつぼ3の外側斜め上方でるつぼ3の長手方向に副って発生させるようになっている。
【0017】
7は蒸発材料供給装置である。蒸発材料8は線状、ペレット状または粉状で供給される。ペレット状の蒸発材料8の場合には例えば本願出願人の出願にかかる特願平5─295818号や特願平6─214461号に開示されたような装置を用いればよい。蒸発材料8はるつぼ3の長手方向の一端部8b(図1で三角形で示す)に供給される。
【0018】
次に本発明の連続真空蒸着装置を用いた連続真空蒸着方法について説明する。電子銃4からの電子ビーム5は図1で実線と破線で示すように左右に振れて放射され、偏向磁石6による磁界により下方に曲げられて、るつぼ3内の蒸発材料8の溶湯の表面に略直角に照射される。従って電子ビーム5の照射位置はるつぼ3の長手方向に往復移動する。往復移動の仕方は蒸発材料8が投入されるるつぼ3の一端3b側で速く移動させ(すなわち滞在時間を短くする)、他端3a側で遅く移動させる(すなわち滞在時間を長くする)。
【0019】
そうするとるつぼの他端3a側では蒸発材料8の溶湯の温度が高く、蒸発材料8の投入されるるつぼの一端側3eでは溶湯の温度が低くなり、一端3b側から他端3a側に温度匂配ができる。温度の高い他端3a側で活発な蒸発がなされ(蒸発ゾーンとしてハッチングで示す)、温度の低い一端3b側ではほとんど蒸発が行われない。例えば蒸発材料8としてアルミニウムを使用する場合には一端3b側で1200°C,他端3a側で1500°C程度とし、温度差を300°C程度に保たせるのが好ましい。
【0020】
このようにるつぼ3内で温度勾配を持っており、蒸発材料8は温度の低いるつぼの一端3b側に供給されるので、例え蒸発材料に気体が吸着されていても、るつぼ3内で徐々に放出されスプラッシュを起すことはない。気体が放出された後蒸発材料8はるつぼ3の他端3a側に流れ、ここで蒸発する。
【0021】
基板2の巾が広い場合にはるつぼ3の巾を広くして対応すればよいが、さらに巾が広い場合には図3に他の実施形態として示すようにするのがよい。すなわちるつぼ3の長手方向を図1では基板2の走行方向9と平行に設けているが図3の場合には走行方向9に対して斜めになっていて、蒸発が行われる他端3aを内側とし、蒸発材料の投入が行われる一端3bを外側とし、ハの字形状に配置されている。このようにるつぼ3を斜めに配置し蒸発ゾーン3aを長くすることにより巾の広い基板2に対応することができる。なお、その他の部分については図1と図3は同じなので説明を省略する。
【0022】
本発明は以上述べた実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々変更が可能である。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の連続真空蒸着装置および方法は帯状の基板の両側にるつぼを置き、るつぼ内の溶湯の温度に勾配を持たせ、温度の低い側に蒸発材料を供給し、高い側を蒸発ゾーンとしたので次のような効果がある。
(1)基板の巾に応じてるつぼを置く位置を変えてやればよいので巾の変化に対する対応が容易である。
(2)磁界の干渉がないのでるつぼを基板の走行方向に近接して設け、かつ蒸発ゾーン同志が隣接するように配置すれば2元蒸着の混合ゾーンの厚さを厚くすることができるし、またるつぼを互に離してやれば混合ゾーンの厚さを薄くすることができるなど蒸着膜の品質の自由度が大きい。
(3)電子銃を真空チャンバの側壁に設けることができるので2元以上の蒸着の場合に真空チャンバをコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の連続真空蒸着装置の平面図である。
【図2】図1のA−A矢視図である。
【図3】本発明の他の実施形態の平面図である。
【図4】従来の連続真空蒸着装置の概要図であり、図4(A)は平面図、(B)は側面図である。
【図5】従来の連続真空蒸着装置の他の例を示す概要図であり、図5(A)は平面図、図5(B)は図5(A)のB−B矢視図である。
【符号の説明】
1 真空チャンバ
2 基板
3 るつぼ
4 電子銃
6 傾向磁石
7 蒸発材料供給装置
8 蒸発材料
9 基板の走行方向
Claims (6)
- 真空チャンバ内を連続走行する帯状の基板に基板の下方に配置されたるつぼから蒸発した蒸発材料を連続的に蒸着させる連続真空蒸着装置であって、略矩形状をしていて長手方向が基板の走行方向と平行に、かつ、蒸発ゾーンが基板の幅方向の内側であって両端近傍に配置されたるつぼと、電子ビームの放射方向が基板の走行方向と交叉するように、基板の両側に配置され、電子ビームの照射によりるつぼ内の蒸発材料を加熱する電子銃と、るつぼの近傍に配置され磁力線がるつぼの長手方向に沿って発生して電子ビームをるつぼ内の蒸発材料に向けて偏向させる偏向磁石と、蒸発材料をるつぼの長手方向の一端に供給する蒸発材料供給装置とからなり、るつぼ内の温度が蒸発材料を供給する一端側で低く、他端側で高くなっていること特徴とする連続真空蒸着装置。
- 基板の幅が大きい場合において、つぼの長手方向が基板の走行方向と平行になっているのに代えて、走行方向に斜めにハの字状に配置されている請求項1記載の連続真空蒸着装置。
- 真空チャンバ内に、るつぼと電子銃と偏向磁石と蒸発材料供給装置の組が、基板の走行方向に2組以上並んで配置されている請求項1または請求項2記載の連続真空蒸着装置。
- 真空チャンバ内を連続走行する帯状の基板に基板の下方に配置されたるつぼから蒸発した蒸発材料を連続的に蒸着させる連続真空蒸着装置であって、略矩形状をしていて長手方向が基板の走行方向と平行に、かつ、蒸発ゾーンが基板の幅方向の内側であって両端近傍に配置されたるつぼと、電子ビームの放射方向が基板の走行方向と交叉するように、基板の両側に配置され、電子ビームの照射によりるつぼ内の蒸発材料を加熱する電子銃と、るつぼの近傍に配置され磁力線がるつぼの長手方向に沿って発生して電子ビームをるつぼ内の蒸発材料に向けて偏向させる偏向磁石と、蒸発材料をるつぼの長手方向の一端に供給する蒸発材料供給装置とからなる連続真空蒸着装置を用いて基板に蒸発材料を蒸着させる連続真空蒸着方法であって、電子ビームの蒸発材料への照射位置をるつぼの長手方向に往復移動させるとともに、往復移動の仕方を蒸発材料を投入するるつぼの一端側を早く、るつぼの他端側を遅く移動させることにより、るつぼ内の蒸発材料の溶湯の温度を蒸発材料を供給する一端側で低く他端側で高くする温度勾配を持たせようにしたことを特徴とする連続真空蒸着方法。
- 基板の幅が大きい場合において、つぼの長手方向が基板の走行方向と平行になっているのに代えて、走行方向に斜めにハの字状に配置されている請求項4記載の連続真空蒸着方法。
- 真空チャンバ内に、るつぼと電子銃と偏向磁石と蒸発材料供給装置の組が、基板の走行方向に2組以上並んで配置されている請求項4または請求項5記載の連続真空蒸着方法。
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