JP4209981B2 - 真空蒸着装置における成膜材料供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空蒸着装置における成膜材料供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大画面の壁掛けテレビ等の実用化に向け、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）が注目を集めているが、このパネル用として、ガラス基板上に保護膜としてＭｇＯ成膜を形成することが行われている。また、このプラズマディスプレイパネルの成膜に限らず、基板上に皮膜を形成させることは、種々の分野に適用されている。この成膜には真空蒸着装置が用いられることが多いが、その成膜作業を連続的に行うためにはインライン式のものが使用される。
【０００３】
上記のインライン式の真空蒸着装置は、仕込室、加熱室、成膜室、冷却室、取出室からなる５室のインライン構成の真空装置からなる。各室の間には、仕切バルブが設けられており、各室の真空状態は仕切られている。そして、成膜作用は、成膜室内において行われる。すなわち、成膜しようとする基板をキャリア上に載置して成膜室内に搬送し、この基板をシーズヒーターにより加熱しながら、同じ搬送速度で移動させるとともに、成膜室内に設けたリングハースに収容した昇華性の成膜材料に電子ビームを照射して、成膜材料を蒸発させ、その蒸発ガスを、キャリアにより移動する基板上に蒸着させることにより行われる。この場合、成膜前には、必ず成膜材料の脱ガスを行わなければならない。しかも、この脱ガスは、前記リングハース上の成膜材料のみならず、ハースに供給される前の成膜材料についても行う必要がある。
【０００４】
ところで、従来の真空蒸着装置においては、コンクリートミキサー状のバケットを設けて成膜材料を収容し、このバケットの下端に、内周面に螺旋状の溝を設けたシューターを設け、シューターの回転によって、バケット内の成膜材料を外部に流出させ、成膜室内に設けたるつぼに成膜材料を供給するように構成している。なお、上記のバケットには、例えば、１週間分の成膜材料を貯蔵している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バケット内に多量の成膜材料を貯蔵していると、この貯蔵している成膜材料の脱ガスに相当の時間を要するので、上記のような従来の手段では、成膜作業に際して行う脱ガスのための立ち上げ時間に長時間を必要とする。
また、インライン式においては、例えば１週間程度の期間、連続運転させるので、この間、常に成膜材料を蒸発源に供給し続けなければならないが、蒸発源自体の雰囲気を変化させることなく、一定の状態に保持することが要求される。
【０００６】
そこで本発明は、成膜作業に際して行う脱ガスのための立ち上げ時間の短縮を図るとともに、成膜室内の雰囲気を変えることなく成膜材料を成膜室内に供給することができる真空蒸着装置における成膜材料供給装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の真空蒸着装置における成膜材料供給装置は、リングハース上に収容した成膜材料を昇華させ、基板上に保護膜を形成する成膜室を備えた真空蒸着装置であって、前記リングハース上に成膜材料を供給する第一の材料供給手段と、前記第一の材料供給手段に成膜材料を供給する第二の材料供給手段とを設け、前記第一の材料供給手段を前記成膜室内に設け、前記第二の材料供給手段を前記成膜室とは別個の真空系とした成膜材料供給室内に設け、前記成膜材料の脱ガスを行うために前記成膜材料供給室に真空ポンプを接続し、前記第一の材料供給手段として、内周面に螺旋状の溝を設けたシューターを用い、前記第二の材料供給手段として、複数個のホッパーを用い、前記成膜室と前記成膜材料供給室とを開閉可能なゲートバルブを介して接続したことを特徴とする。
請求項２記載の本発明の真空蒸着装置における成膜材料供給装置は、成膜材料を収容した複数個のホッパーを、回転するホッパーテーブル上に搭載した成膜材料供給室と、成膜材料を収容し、かつ回転可能に設けたリングハース、前記リングハース上に成膜材料を供給するシューター、前記リングハース上に収容した成膜材料に電子ビームを照射する電子ビームガン、および前記リングハースの上方に移動可能に設けて基板を搭載するキャリアを具備する成膜室とを備え、前記シュータは、ゲートバルブを介して前記成膜材料供給室と連結された材料流入管と、前記リングハースの上方に臨ませた材料流出管とを有し、前記ホッパー内に収容した成膜材料を前記シューター内に供給し、前記シューター内の成膜材料をリングハース上に供給可能な構成とし、さらに、前記成膜材料供給室と成膜室とを別個の真空系として構成し、前記成膜材料の脱ガスを行うために前記成膜材料供給室に真空ポンプを接続したことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の真空蒸着装置における成膜材料供給装置において、前記リングハース上への成膜材料の供給は、前記シューターの回転によって連続的に行うことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の真空蒸着装置における材料供給装置において、前記シューターへの１回分の成膜材料供給量は、一つのホッパー内に収容されている成膜材料分とし、前記ゲートバルブは、前記ホッパーから前記シュータへの材料供給時に開放することを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の真空蒸着装置における成膜材料供給装置において、成膜材料供給室の上方に、シリンダーを設け、かつ、このシリンダーのシャフトを成膜材料供給室内に突出させるとともに、前記シャフトの先端に、前記ホッパーに設けたノズル開閉用シャフトと着脱する連結部を設け、前記シリンダーの作動により前記ホッパーに設けたノズルを開閉するように構成したことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の真空蒸着装置における成膜材料供給装置において、前記成膜材料供給室に脱ガス用ヒーターを設けることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明による第１の実施の形態は、第一の材料供給手段を成膜室内に設け、第二の材料供給手段を成膜室とは別個の真空系とした成膜材料供給室内に設けたものであり、前記成膜材料供給室に真空ポンプを接続して前記成膜材料の脱ガスを行うものである。このように第一の材料供給手段とは別個に第二の材料供給手段を設けることによって、第一の材料供給手段に蓄える成膜材料の量を少なくすることができるので、脱ガスに要する時間を短くすることができる。また、第二の材料供給手段を成膜室から独立した真空系の成膜材料供給室内に設けることによって、第一の材料供給手段への材料の供給を、成膜室の雰囲気を変えることなく行うことができる。従って、成膜室での成膜作業を中断させることなく、成膜室に成膜材料を供給することができ、長時間の連続運転を可能とすることができる。
【０００９】
本発明による第２の実施の形態は、第１の実施の形態において、内周面に螺旋状の溝を設けたシューターと、複数個のホッパーとで第一、第二の材料供給手段を構成したものである。また、成膜室と成膜材料供給室とを開閉可能なゲートバルブを介して接続したものである。本実施の形態は、このようなシューターと複数のホッパーとを用いることによって、リングハース上への材料の供給をスムーズに行うことができる。また、成膜室と成膜材料供給室とを開閉可能なゲートバルブで接続することによって、それぞれの室を独立した真空系にすることができるとともに、成膜材料供給室から成膜室への材料の供給を成膜室の雰囲気を変えることなく行うことが可能となる。
【００１０】
本発明による第３の実施の形態は、ホッパー内に収容した成膜材料をシューター内に供給し、前記シューター内の成膜材料をリングハース上に供給可能な構成とし、さらに、前記成膜材料供給室と成膜室とを別個の真空系としている。このように本実施の形態によれば、成膜室の雰囲気を変えることなく、成膜室への材料供給を行うことができ、成膜室での成膜作業を中断させることなく、長時間の連続運転を可能とすることができる。
【００１１】
本発明による第４の実施の形態は、シューターの回転によってリングハース上への成膜材料の供給を連続的に行うことができる。このようにリングハース上に連続的に成膜材料を供給することによって、成膜材料の昇華量を一定に保つことができる。
【００１２】
本発明による第５の実施の形態は、シューターへの１回分の成膜材料供給量を、一つのホッパー内に収容されている成膜材料分とし、ホッパーからシュータへの材料供給時にゲートバルブを開放するものである。このように各ホッパー毎に材料を供給し、その供給時にゲートバルブを開放することによって、材料の供給による成膜室内への影響を少なくすることができるとともに、シューター内に供給する成膜材料の脱ガス程度の変化を防止することができる。
【００１３】
本発明による第６の実施の形態は、成膜材料供給室の上方に、シリンダーを設け、このシリンダーのシャフトを成膜材料供給室内に突出させるとともに、このシャフトの先端に、ホッパーに設けたノズル開閉用シャフトと着脱する連結部を設け、シリンダーの作動によりホッパーに設けたノズルを開閉するように構成したものである。本実施の形態は、ホッパーに設けたノズルを開閉することによって、ホッパー内の成膜材料のシューターへの排出を制御することができる。このような構成とすることによって、成膜室に与える影響を小さくすることができるとともに、ホッパーからの材料の供給をスムーズに行うことができる。
【００１４】
本発明による第７の実施の形態は、成膜材料供給室に脱ガス用ヒーターを設けたもので、成膜材料供給室において成膜材料の脱ガスを行うことができる。このように、材料を成膜室に供給する前に十分な脱ガスを行うことができるので、成膜室の運転を中断することなく、成膜材料供給室への材料補給を可能とすることができ、成膜室の運転をさらに長期間継続することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、図面により本発明の一実施例を説明する。図１は本発明の成膜材料供給装置を具備する真空蒸着装置の縦断面図、図２は同横断面図、図３は同実施例における成膜材料供給装置の構成を示す要部拡大断面図である。
図１から図３において、成膜室１の内部には、下方にモーター等の駆動機構４により回転するリングハース２が設けられており、側面には、電子ビームを放出するピアスガン５が設置されている。なお、リングハース２の縁部には、環状のあふれ止め３を設けている。また、リングハース２の上方には、成膜される基板６を搭載したキャリア７が移動可能に配置されている。
【００１６】
成膜室１の内部には、さらに、リングハース２に成膜材料１３を供給するためのシューター８を設けている。このシューター８は、成膜材料供給室１０とゲートバルブ２１を介して連結された材料流入管８ａと、成膜材料１３をリングハース２に供給する材料流出管８ｂとを有している。なお、このシューター８の内周面には、螺旋状の溝（図示せず）が設けられている。真空ポンプ９は、成膜室１内を所定の真空度に保持することができる。また、成膜材料供給室１０は、成膜室１の上方に設置されており、真空ポンプ（図示せず）が設けられている。この成膜材料供給室１０の内部には、駆動機構（図示せず）により６点のピッチで回転するホッパーテーブル１２を設けている。そしてこのホッパーテーブル１２上には、６個のホッパー１１が搭載されている。このホッパー１１内には、成膜材料１３が貯蔵されている。ホッパー１１の下部には、ノズル１４を設けている。このノズル１４は、ホッパーシャフト１５と接続している。さらにこのホッパーシャフト１５は、その上端に連結部１６を設けている。一方、成膜材料供給室１０の上部には、シリンダー１７を設けている。このシリンダー１７は、成膜材料供給室１０内に突出させたシャフト１８を設けている。そしてシャフト１８の先端に設けた連結部１９は、ホッパーシャフト１５の上端に設けた連結部１６と連結されている。また、成膜材料供給室１０内の下部には、ホッパー１１のノズル１４と対向させてダクト２０を設けている。またダクト２０の下方には、ゲートバルブ２１が設置されている。さらに、このゲートバルブ２１の下方には、シューター８の材料流入管８ａと結合するテーパー管２２が設けられている。なお、ホッパーシャフト１５の下端には、撹拌ロッド２３を有している。また、成膜材料供給室１０内には、ヒーター２４が配置されている。
【００１７】
本実施例は上記のように構成されているので、真空蒸着を行うには、先ず成膜材料供給室１０内に設けた６つのホッパー１１にそれぞれ１日分の成膜材料１３を収容し、成膜材料供給室１０と接続する真空ポンプ（図示せず）を作動させ、また必要に応じて成膜材料供給室１０に設けたヒーター２４を加熱して、成膜材料１３の脱ガスを行う。一方、成膜室１も室内が所定の真空度になるように接続した真空ポンプ９を作動させる。そして成膜材料１３の脱ガスを所定の値まで行い、かつ成膜室１の室内が所定の真空度に到達した後、成膜材料供給室１０の下部に設けたダクト２０と合致するホッパー１１内に配置されたホッパーシャフト１５の先端の連結部１６をシリンダー１７のシャフト１８に設けた連結部１９と連結する。そして、シリンダー１７を作動させ、ホッパーシャフト１５、シャフト１８を引き上げてホッパー１１のノズル１４を開き、さらに成膜材料供給室１０の下部に設けたダクト２０の先端のゲートバルブ２１を開くと、ホッパー１１内の成膜材料１３は、前記ゲードバルブ２１と接続するホッパー２２、材料流入管８ａを介して、シューター８内に供給される。なお、この際シューター８内に供給される成膜材料１３の量は、例えば１日分としている。このシューター８内に供給された成膜材料１３は、シューター８の回転によって、内周面に設けた螺旋状の溝に沿って上昇し、材料流出管８ｂの出口からリングハース２上に排出される。このとき、リングハース２は、駆動機構４により回転しているので、このリングハース２上に排出された成膜材料１３は均一に堆積する。リングハース２上に堆積した成膜材料１３は、ピアスガン５から照射される電子ビームによって、加熱されて蒸発する。この蒸気は上方で移動する基板６の表面に付着し、さらに冷却されて基板の表面に堆積して蒸着が行われる。このとき、キャリア７に搭載された基板６は、所定の均一速度で移動している。なお、ピアスガン５からの電子ビームをリングハース２上の成膜材料１３の２点に同時に照射する２ハウス４ボイント方式を採用することができる。
【００１８】
このようにして成膜作業を連続して実施して、所定時間経過後（例えば１日間）、ホッパー１１のホッパーシャフト１５と、シリンダー１７のシャフト１８の連結部１６、１９の連結を解き、ホッパーテーブル１２を１／６回転させ、次のホッパー１１をダクト２０の上に位置させた後、前記と同様の操作を行えば、リングハース２上に成膜材料１３の供給が行われ、連続的な蒸着作業に対応することができる。このとき、本発明においては、成膜材料供給室１０においても成膜材料の脱ガスが行われているので、成膜室内の蒸着源の雰囲気が変化するおそれはない。
以下、所定時間（例えば１日）経過毎に同様の作業が行われるので、１週間の連続操業を行うことができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明においては、蒸着作業の開始時に脱ガスのために長時間を必要とすることなく、また、成膜材料の成膜室への供給に際して、蒸着源における雰囲気が変化する恐れはなく、品質が安定した蒸着作業を連続的に実施することができるので、その効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による成膜材料供給装置を具備する真空蒸着装置の縦断面図
【図２】同装置の横断面図
【図３】同装置における成膜材料供給装置の構成を示す要部拡大断面図
【符号の説明】
１ 成膜室
２ リングハース
３ あふれ止め
４ 駆動機構
５ ピアスガン
６ 基板
７ キャリア
８ シューター
９ 真空ポンプ
１０ 成膜材料供給室
１１ ホッパー
１２ ホッパーテーブル
１３ 成膜材料
１４ ノズル
１５ ホッパーシャフト
１６ 連結部
１７ シリンダー
１８ シャフト
１９ 連結部
２０ ダクト
２１ ゲートバルブ
２２ ホッパー
２３ 撹拌ロッド
２４ ヒーター

Claims (6)

1. リングハース上に収容した成膜材料を昇華させ、基板上に保護膜を形成する成膜室を備えた真空蒸着装置であって、前記リングハース上に成膜材料を供給する第一の材料供給手段と、前記第一の材料供給手段に成膜材料を供給する第二の材料供給手段とを設け、前記第一の材料供給手段を前記成膜室内に設け、前記第二の材料供給手段を前記成膜室とは別個の真空系とした成膜材料供給室内に設け、前記成膜材料の脱ガスを行うために前記成膜材料供給室に真空ポンプを接続し、前記第一の材料供給手段として、内周面に螺旋状の溝を設けたシューターを用い、前記第二の材料供給手段として、複数個のホッパーを用い、前記成膜室と前記成膜材料供給室とを開閉可能なゲートバルブを介して接続したことを特徴とする真空蒸着装置における成膜材料供給装置。
2. 成膜材料を収容した複数個のホッパーを、回転するホッパーテーブル上に搭載した成膜材料供給室と、成膜材料を収容し、かつ回転可能に設けたリングハース、前記リングハース上に成膜材料を供給するシューター、前記リングハース上に収容した成膜材料に電子ビームを照射する電子ビームガン、および前記リングハースの上方に移動可能に設けて基板を搭載するキャリアを具備する成膜室とを備え、前記シュータは、ゲートバルブを介して前記成膜材料供給室と連結された材料流入管と、前記リングハースの上方に臨ませた材料流出管とを有し、前記ホッパー内に収容した成膜材料を前記シューター内に供給し、前記シューター内の成膜材料をリングハース上に供給可能な構成とし、さらに、前記成膜材料供給室と成膜室とを別個の真空系として構成し、前記成膜材料の脱ガスを行うために前記成膜材料供給室に真空ポンプを接続したことを特徴とする真空蒸着装置における成膜材料供給装置。
3. 前記リングハース上への成膜材料の供給は、前記シューターの回転によって連続的に行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空蒸着装置における成膜材料供給装置。
4. 前記シューターへの１回分の成膜材料供給量は、一つのホッパー内に収容されている成膜材料分とし、前記ゲートバルブは、前記ホッパーから前記シュータへの材料供給時に開放することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空蒸着装置における材料供給装置。
5. 成膜材料供給室の上方に、シリンダーを設け、かつ、このシリンダーのシャフトを成膜材料供給室内に突出させるとともに、前記シャフトの先端に、前記ホッパーに設けたノズル開閉用シャフトと着脱する連結部を設け、前記シリンダーの作動により前記ホッパーに設けたノズルを開閉するように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空蒸着装置における成膜材料供給装置。
6. 前記成膜材料供給室に脱ガス用ヒーターを設けることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の真空蒸着装置における成膜材料供給装置。

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