JP4668561B2

JP4668561B2 - 成膜材料供給装置

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Publication number: JP4668561B2
Application number: JP2004224377A
Authority: JP
Inventors: 実山根; 敏行小泉
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2024-07-30
Also published as: JP2006045589A

Description

本発明は成膜材料供給装置に関するものであり、更に詳しくは、真空蒸着装置において、成膜材料を成膜材料供給室から成膜室のリングハースへ定量的に供給する成膜材料供給装置に関するものである。

プラズマテレビに使用されているプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）のパネルとなる前面のガラス基板には放電電極が取り付けられており、その放電電極を保護するために酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の膜が形成されている。近年のプラズマテレビの著しい普及によってパネルの需要が急激に増大しており、それに応じてＭｇＯ成膜用の真空蒸着装置にも生産能力の増大が求められている。

従来のＭｇＯ成膜用の真空蒸着装置におけるＭｇＯの供給装置としては、図９に示すようなものが知られている（特許文献１を参照）。図９を参照し、真空蒸着装置の中央部を占める成膜室１２０の上部には、電極の取り付けられている基板Ｇを水平な姿勢で搬入し搬出するキャリア１２８が設けられており、ガラス基板Ｇの下方には、保護膜の材料であるＭｇＯペレットを蒸発させるための２個のリングハ−ス１５０が電子ビームを発生させるピアスガン１５１と共に配置されている。また、成膜室１２０の両端部の上方には成膜材料供給室１１０が設けられており、成膜材料供給室１１０にはＭｇＯペレットを成膜室１２０内へ送り込む第２供給手段が設けられ、成膜材料供給室１１０とはゲートバルブ１１３を介して接続されている成膜室１２０内にはＭｇＯペレットをリングハース１５０へ供給する第１供給手段であるシューター１４１が設けられている。そして成膜室１２０は真空ポンプ１０９によって真空排気され、成膜材料供給室１１０は図示されない真空ポンプによって真空排気される。なお、ＭｇＯペレットは粗目状のものとして供給される。

図１０は上記の成膜材料供給室１１０を示す拡大断面図である。すなわち、成膜材料供給室１１０内には第２供給手段として、ＭｇＯペレットを収容する６個のホッパー１０１が６位置でピッチ回転するホッパーテーブル１０２上に配置されている。そして、断面で示す右側のホッパー１０１を参照して、ホッパー１０１の底部にはノズル１０４が設けられており、上方のシリンダー１０７によってシャフト１０８、ホッパーシャフト１０５を介して開閉される。そして、ホッパー１０１はダクト１１２の直上に停止されているが、ダクト１１２に接続して水平方向に移動する弁体を備えたゲートバルブ１１３、テーパー管１１４が設けられ、テーパー管１１４は成膜室１２０の第１供給手段であるシューター１４１の流入管１４１ａと連結されている。なお、ＭｇＯペレットは吸湿性で水分を保持していることから、真空雰囲気下において水分を放出するが、その水分を可及的に早く放出させるために成膜材料供給室１１０の天井面側にはＭｇＯペレットを加熱するためのヒーター１０３が取り付けられている。
特開２０００−１９９０５０号公報

上記の成膜材料供給室１１０においては、ホッパー１０１内のＭｇＯペレットは、シリンダー１０７によってシャフト１０８とホッパーシャフト１０５とを引き上げてノズル１０４を開け、ゲートバルブ１１３を開けることにより、ホッパー１０１からダクト１１２へ落下し、ダクト１１２からゲートバルブ１１３を通り、テーパー管１１４を経てシューター１４１内へ供給される。そして各ホッパー１０１にはそれぞれ１日分のＭｇＯペレットが収容され、かつシューター１４１内へ供給されるＭｇＯペレットの量は１日分とされている。

ＭｇＯペレットは落下の途中に相互に擦れ合い、ダクト１１２の内壁面とも擦れ合うことから粉状化するものを生じ、ゲートバルブ１１３の水平方向に移動する弁体にはＭｇＯペレットや摩耗によるＭｇＯ粉体が残留しゲートバルブ１１３の密閉性を損なうという問題がある。すなわち、一旦ゲートバルブ１１３の密閉性が損なわれると成膜室１２０の真空度の維持が困難になるので、真空蒸着装置を大気に開放してゲートバルブ１１３を整備してから真空蒸着を再開することになり、真空蒸着装置の稼動率を著しく低下させる。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、長期に亘って成膜材料の補給を必要とせずに真空蒸着装置を連続運転することが可能であり、かつその間、成膜材料を常に一定の供給速度でリングハースへ安定して供給することができる成膜材料供給装置を提供することを課題とする。

上記の課題の解決手段を説明すれば次に示す如くである。

本発明の成膜材料供給装置は、成膜材料供給室から供給される成膜材料を成膜室内のリングハース上で蒸発させて基板に保護膜を形成させる真空蒸着装置の成膜材料供給装置において、前記成膜材料供給室内に設置され、長期間の連続運転に耐える多量の前記成膜材料を収容し下方へ排出する成膜材料ホッパーと、前記成膜材料ホッパーから排出される前記成膜材料を計量して一定量の前記成膜材料を受ける計量ホッパーと、前記計量ホッパーから排出される一定量の前記成膜材料を受けて下方へ排出する漏斗状ホッパーと、前記成膜室内に設置され、前記漏斗状ホッパーから排出される前記成膜材料を受けて下方の前記リングハースへ所定の供給速度で供給する定量移送機器とからなるものである。

このような成膜材料供給装置は、真空蒸着装置を例えば２週間の連続運転を行うために必要な量の成膜材料を成膜材料ホッパー内に収容しておくことにより、運転の途中において成膜材料ホッパーへの補給を必要とせず、成膜材料ホッパーから排出される成膜材料は、一旦、計量ホッパーで受け、一定量の成膜材料として下方の定量移送機器へ排出するので、成膜材料ホッパー内に存在する成膜材料の量、すなわち重量による圧力に影響されることなく、常に一定の条件で成膜材料を定量移送機器からリングハースへ供給することができ、その結果、長期間の連続運転中における成膜条件が安定化され、その間、基板に薄膜を均等に形成させることができる。

本発明の成膜材料供給装置は、前記成膜材料ホッパーにおける底部の円筒形状の第１排出口が、第１回動軸によって回動される第１開閉腕に固定され、前記第１排出口の径と同等以上の径の底面を有する円錐形の先端部を備えた挿入栓を前記第１排出口へ下方から上向きに挿入して前記挿入栓の円錐面が前記第１排出口の下端と当接するか、または前記成膜材料のサイズより小さい隙間をもって停止することによって閉じられ、下方へ引き抜かれることによって開かれるものである。
このような成膜材料供給装置は、第１排出口を開閉する時に、成膜材料が挿入栓の先端部の円錐面を滑落することから、先端部が挿入された時点で第１排出口の下端と挿入栓の円錐面との間に成膜材料を噛み込むことなく第１排出口は閉じられる。

本発明の成膜材料供給装置は、前記計量ホッパーにおける前記成膜材料の計量が、前記計量ホッパーを挟んで所定の高さに設置された発光素子と受光素子からなる第１光センサの水平方向の光線が前記計量ホッパー内に収容される前記成膜材料のレベルの増大によって遮断されることを検出し、前記成膜材料ホッパーの前記第１排出口を閉じることによって行われるものである。
このような成膜材料供給装置は、第１光センサの光線が一定の高さとなった成膜材料によって遮断されることによって第１排出口を閉じるので、計量ホッパーに保持される成膜材料の量は常に一定であり、下方の定量移送機器へは常に一定量の成膜材料が排出される。

本発明の成膜材料供給装置は、前記計量ホッパーにおける底部の第２排出口が、該排出口の下端に第２回動軸によって回動される蓋板が傾斜した状態で下方から当接されることによって閉じられ、前記蓋板が下方へ離脱されることによって開かれる
このような成膜材料供給装置は、計量ホッパーの第２排出口を閉じる時に、排出されている成膜材料は傾斜面となっている蓋板を滑落し蓋板上には残らないので、第２排出口を閉じる時に第２排出口の下端と蓋板との間に成膜材料を噛み込むことはなく完全に遮断される。

本発明の成膜材料供給装置は、前記定量移送機器が、軸心を所定角度傾斜して前記軸心の回りに一定速度で回転される円筒状容器の内壁面にリボン状スクリューが形成された回転円筒フィーダである
このような成膜材料供給装置は、円筒状容器内の成膜材料を常に一定の供給速度でリングハースへ供給する。

本発明の成膜材料供給装置は、前記回転円筒フィーダの回転軸の回転数を検出する第２光センサによって前記回転円筒フィーダから前記リングハースへの前記成膜材料の供給量が算出されており、前記供給量が所定の値に達すると前記計量ホッパーの前記第２排出口が開けられ、前記成膜材料が前記漏斗状ホッパーを経由して前記回転円筒フィーダへ補給されるものである。
このような成膜材料供給装置は、回転円筒フィーダが空になることはなく成膜材料は途切れることなくリングハースへ供給される。

本発明の成膜材料供給装置は、前記成膜材料供給室の天井部から垂下され前記成膜材料ホッパー内の前記成膜材料内へ突っ込むように複数本のパイプ状ヒーターが配設されているものである。
このような成膜材料供給装置は、成膜材料を輻射のみならず伝熱によっても加熱して成膜材料を真空加熱することになるので、成膜材料から水分を効果的に除去することができる。

本発明の成膜材料供給装置によれば、運転開始時のように成膜材料ホッパー内に成膜材料が満杯状に収容されている時、および運転停止時に近く成膜材料ホッパー内に成膜材料が殆ど残っていない時においても、成膜材料は、一旦、計量ホッパーで一定量の成膜材料を受けて定量移送機器へ排出することから、成膜材料は定量移送機器へ常に一定の条件で排出され、定量移送機器は常に一定の条件で成膜材料をリングハースへ供給するので、成膜材料ホッパー内には長期間の連続運転が可能な量の成膜材料を収容しておくことができ真空蒸着装置の稼動率を高めると共に、形成される薄膜を均等化させる。

本発明の成膜材料供給装置によれば、成膜材料ホッパーの第１排出口の下端が挿入栓の先端部の円錐面と当接するか、または前記成膜材料のサイズより小さい隙間をもって停止することによって閉じられるので、第１排出口を閉じる時に成膜材料は円錐面を滑落し、第１排出口の下端と挿入栓の円錐面との間に成膜材料を噛み込むことによる密閉不全を招かず、計量ホッパーへ不必要に流れ込むことはない。

本発明の成膜材料供給装置によれば、計量ホッパーには常に一定量の成膜材料が収容され、下方の定量移送機器へは常に一定量の成膜材料が排出されるので、定量移送機器からリングハースへは成膜材料が変動なく供給され、常に均等な蒸着膜を形成させる。

本発明の成膜材料供給装置によれば、蓋板によって計量ホッパーの第２排出口を閉じる時、成膜材料は蓋板を滑落するので、第２排出口の下端と蓋板との間に成膜材料を噛み込むことなく閉じられる。従って空になった計量ホッパーへ成膜材料ホッパーから成膜材料が排出される時に第２排出口から成膜材料が漏れるような事態を招かない。

本発明の成膜材料供給装置によれば、定量移送機器として、円筒ｊ０８容器の内壁面にリボン状スクリューが形成された回転円筒フィーダが採用されているので、成膜材料を高い精度でリングハースへ定量的に供給することができる。

本発明の成膜材料供給装置によれば、第２光センサが回転円筒フィーダの回転軸の回転数を検出して回転円筒フィーダからリングハースへの供給量を算出しており、回転円筒フィーダ内で成膜材料が空になる前に計量ホッパーから一定量の成膜材料が補給されるので、成膜材料が長期間に亙って途切れることなくリングハースへ供給され、真空蒸着装置の長期間の連続運転を可能ならしめる。

本発明の成膜材料供給装置によれば、複数のパイプ状ヒーターが成膜材料内へ突っ込まれるので、真空中の輻射による加熱のみならず伝熱によっても加熱することができ、成膜材料に含まれる水分を高い効率で除去することができる。

本発明の成膜材料供給装置は、上述したように、成膜材料供給室から供給される成膜材料を成膜室内のリングハース上で蒸発させて基板に保護膜を形成させる真空蒸着装置の成膜材料供給装置において、成膜材料供給室内に設置され、長期間の連続運転に耐える多量の成膜材料を収容し下方へ排出する成膜材料ホッパーと、成膜材料ホッパーから排出される成膜材料を計量して一定量の成膜材料を受ける計量ホッパーと、計量ホッパーから排出される一定量の成膜材料を受けて下方へ排出する漏斗状ホッパーと、成膜室内に設置され、漏斗状ホッパーから排出される成膜材料を受けて下方のリングハースへ所定の供給速度で供給する定量移送機器とからなるものである。

成膜材料ホッパーには真空蒸着装置を連続運転する期間に使用する量の成膜材料を保持し得る容積を有するものである。そして、成膜時間の経過と共に減少する成膜材料が底部側に溜まるように、水平方向の断面積が底部に近い程小さくなるように絞った形状とされる。そして、ホッパーの底部に設けられる第１排出口は円筒形状とされ、第１排出口の径と同等以上の径の底面を有する円錐形状の先端部を備えた挿入栓を第１回動軸によって回動される第１開閉腕に取り付けて、下方から上向きに挿入することによって、成膜材料ペレットないしはその粉体化物は挿入栓の円錐面を滑落するので、第１排出口を閉じる時に、第１排出口の排出と挿入栓の円錐面との間に成膜材料ペレットないしはその粉体化物が挟まれることはない。

成膜材料ホッパーの直下に設けられる計量ホッパーは、成膜材料ホッパーと同様に底部に近いほど断面積が小となるように絞った形状とされている。そして、計量ホッパーは底部の第２排出口を閉じて成膜材料ホッパーから排出される成膜材料を受けるが、受ける量は常に一定量とされる。すなわち、計量ホッパーには、所定の高さにおいて対向する側壁の一方に取り付けられた発光素子と他方に取り付けられた受光素子とからなる第１光センサが取り付けられており、発光素子から受光素子に至る水平な光線が成膜材料ホッパーから排出されて高さが漸増する成膜材料によって遮断されることを検出して、所定量の成膜材料を受けたことを認識して成膜材料ホッパーの第1排出口が閉じられるようになっている。計量ホッパーにおいて計測される体積は第２排出口を開けて成膜材料を排出する下方の回転円筒フィーダの容積よりは小である。なお、計量ホッパーにおける成膜材料の量は計量ホッパーに歪ゲージを取り付け、成膜材料の重量によって歪ゲージの電気抵抗が変化することを利用して計量することも可能である。

計量ホッパーの底部に設けられている筒形状の第２排出口は、第２回動軸によって回動される蓋板を傾斜した状態で下方から当接されて閉じられ、下方へ離脱されることによって開けられる。蓋板は閉じた時点においても傾斜した状態で第２排出口に当接されており、開いた時には成膜材料は蓋板から滑落するので、蓋板を閉じる時に第２排出口の下端と蓋板との間に成膜材料を噛みこむことはない。

計量ホッパーの直下に配置されている漏斗状ホッパーは計量ホッパーが第２排出口を開いて排出される成膜材料を受けて外部へ飛び散らすことなく成膜室の回転円筒フィーダへ導くためのホッパーであり、本体は広口で底部ほど絞られた形状とされているが、本体の底部には排出管が鉛直方向に接続されており、排出管の下端部は成膜室内へ延在している。

以下、定量移送機器として回転円筒フィーダを採用している場合を示す。回転円筒フィーダは軸心が所定角度（例えば水平面から５５度の角度）傾斜しており、一定の回転速度で軸心の回りに回転される円筒状容器の内壁面にリボン状スクリューを設けたものであり、一種のコンベアとして構成されているものである。そして、円筒状容器内の成膜材料を回転速度に応じた一定の供給速度で円筒状容器の上縁端の最も低い部分から送り出す。漏斗状ホッパーの排出管の下端部から排出される成膜材料を直接に回転円筒フィーダの円筒状容器へ供給するようにしてもよいが、上流側において漏斗状ホッパーの排出管の下端部から成膜材料を受ける広幅の緩い傾斜で下流端が円筒状容器の上方へかぶさるような流入ガイドを回転円筒フィーダの上流側に設け、その流入ガイドを経由させて補給する方が回転円筒フィーダでの成膜材料の飛び散りを抑えて円滑に補給することができる。同様、回転円筒フィーダの下流側に、回転円筒フィーダから送り出される成膜材料を受けて先端から直下のリングハースへ導く供給シュートを設けることが望ましい。なお、リングハースは低速度（例えば１時間で１回転）で回転されている。

回転円筒フィーダの回転軸の近辺には、その回転軸の回転数をカウントする第２光センサ設置されており、計量ホッパーの第２排出口が閉じられた時を起点とする回転円筒フィーダからリングハースへの供給量が算出されている。そして回転円筒フィーダからの供給量が所定の値に達すると、上方の計量ホッパーの第２排出口の蓋板が開かれて成膜材料が漏斗状ホッパーを経由して回転円筒フィーダへ供給される。

なお、成膜材料供給室内の成膜材料ホッパーには、成膜材料供給室の天井部から垂下されて成膜材料内へ突っ込むように複数のパイプ状ヒーターが挿入されている。このようなパイプ状ヒーターは輻射のみならず伝熱によっても成膜材料を加熱するので、成膜材料を高い効率で加熱することができる。これは成膜材料を真空加熱し成膜材料が吸着している水分を水蒸気として脱離させ、成膜材料供給室に属する真空ポンプによって排気して、成膜室のリングハースへ供給される成膜材料が水分を持ち込まないようにするためのものである。

本発明の成膜材料供給装置は従来例の図９に示したものと同様な構成の真空蒸着装置に据え付けられるので、真空蒸着装置の全体図は省略し、成膜材料供給装置における成膜材料供給室を図１〜図４によって示す。すなわち、図１は成膜材料供給室１０を概略的に示す縦断面図であり、図２は成膜材料供給室１０の平面図である。また図３は図１における［３］−［３］線方向の断面図であり、図４は図１における［４］−［４］線方向の断面図である。

図１を参照して、成膜材料供給室１０の内部には成膜材料ホッパー１１、成膜材料ホッパー１１の第１排出口１２の直下には計量ホッパー２１、計量ホッパー２１の第２排出口２２の直下には漏斗状ホッパー３１が設けられており、漏斗状ホッパー３１の底部の排出管３２は成膜室２０内へ挿入される。そして、成膜材料供給室１０は真空ポンプ９によって真空排気されている。また、図１、図２、図３を参照して、成膜材料供給室１０の天井部１から垂下され、成膜材料ホッパー１１内の成膜材料であるＭｇＯペレット内へ突っ込むように１２本のパイプ状ヒーター１７が設けられている。加えて計量ホッパー２１の壁にはヒーターが巻き付けられている。そのほか、図１〜図３を参照して、天井部１には、成膜材料ホッパー１１内へＭｇＯペレットを投入する時に開放される投入蓋４が設けられている。

成膜材料ホッパー１１の円筒形状の第１排出口１２は第１回動軸１３によって回動される第１開閉腕１４の平板部１４ｐの先端側に固定された円柱形状部１５ｂとその上の同径の円錐形状部１５ａとからなる挿入栓１５が下方から挿入されて閉じられ、挿入栓１５が下方へ引き抜かれることによって開かれる。また、計量ホッパー２１の第２排出口２２は第２回動軸２３によって回動される蓋板２５が傾斜した状態で下方から当接されることによって閉じられ、蓋板２５が下方へ離脱されることにより開かれる。そして、図３を参照し、成膜材料ホッパー１１の第１排出口１２を開閉させる第１回動軸１３はエアシリンダ１６によって駆動され、図４を参照し、計量ホッパー２１の第２排出口２２を開閉させる第２回動軸２３はエアシリンダ２６によって駆動される。

上記の成膜材料ホッパー１１は真空蒸着装置を例えば２週間の連続運転することができる量のＭｇＯペレットが投入される。そして、計量ホッパー２１は底部の第２排出口２２を閉じた状態で、上方の成膜材料ホッパー１１の第１排出口１２を開いて排出されるＭｇＯペレットを受けるが、受ける量は常に一定量とされる。すなわち、図１を参照して、計量ホッパー２１には所定の高さ位置において対向する側壁の一方の側壁に取り付けられた発光素子２７ａと、他方の側壁２７ｂに取り付けられた受光素子２７ｂとからなる第１光センサ２７が設けられており、成膜材料ホッパー１１から受け入れるＭｇＯペレットの量が増大し、そのＭｇＯペレットによって第１光センサ２７の発光素子２７ａから受光素子２７ｂに至る光が遮断されるとその遮断を検出して成膜材料ホッパー１１の第１排出口１２が閉じられるようになっている。計量ホッパー２１に計量されるＭｇＯペレットの量は成膜室２０内の後述する回転円筒フィーダ４１への供給量に見合う量である。

計量ホッパー２１の第２排出口２２の直下に存在する漏斗状ホッパー３１は、計量ホッパー２１から排出されるＭｇＯペレットを散逸させることなく受けてそのまま成膜室２０内に設置されている回転円筒フィーダ４１へ導くためのホッパーであり、底部は開閉されることなく、底部に取り付けられた鉛直方向の排出管３２が上述したように成膜室２０へ挿入されている。

図５は上記の第１光センサ２７と、成膜材料ホッパー１１の第１排出口１２の開閉、および計量ホッパー２１の第２排出口２２の開閉によるＭｇＯペレットの排出、計量を概略的に示す部分省略斜視図である。すなわち、図５−Ａは成膜材料ホッパー１１の第１排出口１２が閉じられており、成膜材料ホッパー１１内にＭｇＯペレットが収容されており、計量用の第１光センサ２７が取り付けられている計量ホッパー２１の第２排出口２２は閉じられている状態、図５−Ｂは第１回動軸１６が第１開閉腕１４と挿入栓１５を下方へ回動させて成膜材料ホッパー１１の第１排出口１２を開いてＭｇＯペレットを下方の計量ホッパー２１へ排出している状態、図５−Ｃは計量ホッパー２１に収容されたＭｇＯペレットの表面レベルが高くなり、第１光センサ２７の発光素子２７ａから受光素子２７ｂに至る光線が遮断されたことにより、第１回動軸１６を逆方向へ回動させて成膜材料ホッパー１１の第１排出口１２へ挿入栓１５を挿入して閉じて、一定量のＭｇＯペレットを収容した後、第２回動軸２６が蓋板２５を下方へ回動させたことにより、成膜材料ホッパー１１内に計量された一定量のＭｇＯペレットが漏斗状ホッパー３１を経由して下方の成膜室２０における流入ガイド４９の上流端部へ排出されている状態を示す。

図６は成膜室２０（従来例の図９における成膜室１２０に相当するもの）の内部に設置されるリングハ−ス５０と共に示す回転円筒フィーダ４１を示す図であり、図６−Ａは部分省略した平面図、図６−Ｂは部分破断側面図である。図６−Ｂに示すように、回転円筒フィーダ４１は、軸心を傾斜して回転される円筒状容器４２の内周面にリボン状スクリュー４３を取り付けたものであり、円筒状容器４２の回転軸４４は軸受４５を介してブラケット４６に支持されている。円筒状容器４２の内容積は計量ホッパー２１内のＭｇＯペレット量よりも大とされている。そして、回転軸４４はモータ４７によって駆動され減速器４８によって減速されて回転する。上記の回転軸４４は水平面に対して角度５５度に傾斜されている。そして、図７に示すように、リボン状スクリュー４３が取り付けられている円筒状容器４２内のＭｇＯペレットは、回転される円筒状容器４２の内壁面の最も低くなる部分に沿って上方へ移送され、円筒状容器４２の上端縁の最も低くなる部分から送り出される。

なお、図示せずとも、回転軸４４の回転数をモニタリングしている第２光センサが回転軸４４に近接して設けられている。そして、回転軸４４の回転数によって回転円筒フィーダ４１からリングハース５０へのＭｇＯペレットの供給量が算出されており、供給量が所定の値に達すると、計量ホッパー２１の第２排出口２２を開けて、ＭｇＯペレットが漏斗状ホッパー３１を経て回転円筒フィーダ４１へ排出される。

更には、回転円筒フィーダ４１の下流側に近接して、回転円筒フィーダ４１の回筒容器４２から送り出されるＭｇＯペレットを受けてリングハース５０に供給するための供給シュート４９が設けられている。すなわち、供給シュート４９の一端側は回転する回筒容器４２の上端縁に囲うよう近接されており、他端側はリングハース５０の直上まで延在している。また、成膜材料供給室１０と回転円筒フィーダ４１とリングハース５０とを示す部分省略斜視図であり、本発明の成膜材料供給装置を示す図でもある図８を参照して、漏斗状ホッパー３１の底部の排出管３２が挿入される成膜室２０においては、排出管３２の直下に位置してＭｇＯペレットを回転円筒フィーダ４１へ導くための流入ガイド４０が設けられており、流入ガイド４０の下流端は回転する円筒状容器４２の上へ僅かの間隙をあけてかぶさるよう設置されている。また回転円筒フィーダ４１の下流側には上記の供給シュート４９が設置されている。

本発明の成膜材料供給装置の実施例は以上のように構成されているが、次にその作用を説明する。

図１、図２、図３を参照して、成膜材料供給室１０の成膜材料ホッパー１１は底部の円筒形状の第１排出口１２へ円錐形状部１５ａ付き挿入栓１５が挿入されて第１排出口１２は閉じた状態にあり、成膜材料ホッパー１１の内部には全体図を省略した真空蒸着装置の２週間の連続運転が可能である量のＭｇＯペレットが収容されており、成膜材料ホッパー１１内のＭｇＯペレットに挿入されているパイプ状ヒーター１７によって加熱状態にあり、かつ、成膜材料供給室１０は真空ポンプ９で真空排気されており、ＭｇＯペレットに含まれている水分は充分に取り除かれているものとする。また、計量ホッパー２１は第２排出口２２が閉じられ計量された所定量のＭｇＯペレットが収容されているものとする。更には図１０を援用し真空排気されている成膜室２０においても、回転円筒フィーダ４１の円筒状容器４２内には一定量のＭｇＯペレットが収容されており、回転円筒フィーダ４１およびリングハース５０は起動されているものとする。

成膜室２０において、図６−Ｂを参照し、傾斜した回転軸４４によって回転される回転円筒フィーダ４１の円筒状容器４２内のＭｇＯペレットは、図７に示すように、リボン状スクリュー４３によって内周面を上昇し上端縁の最も低い部分から定量的に送り出され、供給シュート４９を経て低い回転速度（例えば１時間に１回転）で回転しているリングハース５０上へ均等に供給され、成膜室２０において基板にＭｇＯ蒸着膜を均等に形成させる。そして、第２光センサによって回転円筒フィーダ４１の回転軸４４の回転数がモニタリングされており、円筒状容器４２からリングハース５０への供給量が算出されているので、供給量が所定の値に達すると第２エアシリンダ２６が駆動され第２回動軸２３が回動されて蓋板２５が共に回動されて計量ホッパー２１の第２排出口２２を開くので、計量ホッパー２１からＭｇＯペレットが排出されて漏斗状ホッパー３１で受けられ、漏斗状ホッパー３１の底部の鉛直な排出管３２から成膜室２０の流入ガイド４０を経由して、回転円筒フィーダ４１の円筒状容器４２内へ排出される。円筒状容器４２の容積は計量ホッパー２１内のＭｇＯペレット量よりも大に製作されているので、円筒状容器４２から溢れ出すことはない。

計量ホッパー２１の蓋板２５が開けられて所定の時間が経過すると、第２エアシリンダ２６が起動されて第２回動軸２３が逆方向へ回動されて蓋板２５が計量ホッパー２１の第２排出口２２を閉じる。続いて図５も参照して、第１エアシリンダ１６が駆動されて第１回動軸１３が第１開閉腕１４と共に回動され、成膜材料ホッパー１１の第１排出口１２を閉じている挿入栓１５が第１排出口１２から引き抜かれて成膜材料ホッパー１１からＭｇＯペレットが自重によって計量ホッパー２１へ排出される。時間が経過すると共に計量ホッパー２１内に収容されるＭｇＯペレットの表面レベルは高くなるが、収容されたＭｇＯペレットによって第１光センサ２７の発光素子２７ａから受光素子２７ｂに至る光線の遮断が検出されると、上記の第１エアシリンダ１６が逆向きに駆動され第１排出口１２へ挿入栓１５が挿入されて成膜材料ホッパー１１の第１排出口１２が閉じられる。この時、挿入栓１５の円錐形状部１５ａの円錐面が円筒状の第１排出口１２の下端に当接して閉じられるが、第１排出口１２の下端と円錐形状部１５ａの円錐面との間にＭｇＯペレットのサイズより小さい距離をあけて挿入栓１５を停止させてもよい。このようにして、計量ホッパー２１内に所定量のＭｇＯペレットが収容される。以降は同様な作用が繰り返されて、成膜材料供給装置による基板ＧへのＭｇＯ膜の成膜が長期間に亘って連続的に行われる。

上記の挿入栓１５のほか、径を若干小さくした円柱形状部（図１の１５ｂに相当）と円錐形状部（図１の１５ａに相当）とし、その円柱形状部（図１の１５ｂに相当）の外周面と第1排出口１２の内面との隙間がＭｇＯペレットのサイズより小であるような挿入栓（図１の１５に相当）としてもよい。こうすることにより、ＭｇＯペレットは上記の隙間を落下しないので、第1排出口１２の下端と挿入栓（図１の１５に相当）が固定されている第１開閉腕１４の平板部１４ｐとの間にＭｇＯペレットが挟み込まれることはない。そのほか挿入栓１５の底面と同径の底面を有する円錐形状の挿入栓、または上記若干小径の挿入栓（図１の１５に相当）の底面と同径の底面を有する円錐形状の挿入栓も採用し得る。

本実施例の成膜材料供給装置は以上のように構成され作用するが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば本実施の形態例においては、計量ホッパーに収容されたＭｇＯペレットの計量を、発光素子と受光素子からなる第１光センサの光線を遮断する収容体の高さによって求める方法を採用したが、収容体の高さをＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラで求めるようにしてもよい。そのほか、ＭｇＯペレットの重量を歪ゲージで求めることも可能である。

また本実施例においては、回転円筒フィーダ４１を円筒状スクリューコンベアによってＭｇＯペレットを定量的に送り出すものとしたが、ＭｇＯペレットを定量的に送り出すことができるもの、例えば容器に受けたＭｇＯペレットをプランジャーポンプを利用して送り出すようにしてもよい。

また本実施例においては、成膜材料ホッパー１１の挿入栓１５は第１開閉腕１４を介して第１回動軸１６に取り付け、計量ホッパー２１の蓋板２５は第２回動軸２６に直接に取り付けたが、何れのようにしてもよい。また、成膜材料ホッパー１１の挿入栓１５はＭｇＯペレットを多量に収容している成膜材料ホッパー１１の底部へ挿入するためにも円錐形状部を備えたものを必要とするが、計量ホッパー２１の蓋板２５を挿入栓１５と同様なものとしてもよい。

成膜材料供給室の縦断面図である。同平面図である。図１における［３］−［３］線方向の矢視図である。図１における［４］−［４］線方向の断面図である。第１光センサと、成膜材料ホッパーの第１排出口の開閉および計量ホッパーの第２排出口の開閉によるＭｇＯペレットの移動、計量を概念的に示す断面図である。成膜室における回転円筒フィーダとリングハースとを示す図であり、図５−Ａは部分省略平面図、図５−Ｂは部分省略縦断面図である。回転円筒フィーダの作用を示す断面図である。成膜材料供給室における３個のホッパーと、成膜室における回転円筒フィーダとからなる成膜材料供給装置を概略的に示す部分省略斜視図である。従来例の真空蒸着装置の成膜材料供給室と成膜室を示す断面図である。図９における成膜材料供給室の拡大断面図である。

符号の説明

１０成膜材料供給室、１１成膜材料ホッパー、１２第１排出口、
１３第１回動軸、１４第１開閉腕、１５挿入栓、
１６第１エアシリンダ、１７パイプ状ヒーター、２０成膜室、
２１計量ホッパー、２２第２排出口、２０成膜室、２３第２回動軸、
２５蓋板、２６第２エアシリンダ、２７第１光センサ、
３１漏斗状ホッパー、３２排出管、４０流入ガイド、
４１回転円筒フィーダ、４２円筒状容器、４３リボン状スクリュー、
４４回転軸、４７モータ、４８減速器、４９供給シュート、
５０リングハ−ス。

Claims

成膜材料供給室から供給される成膜材料を成膜室内のリングハース上で蒸発させて基板に保護膜を形成させる真空蒸着装置の成膜材料供給装置において、
前記成膜材料供給室内に設置され、長期間の連続運転に耐える多量の前記成膜材料を収容し下方へ排出する成膜材料ホッパーと、前記成膜材料ホッパーから排出される前記成膜材料を計量して一定量の前記成膜材料を受ける計量ホッパーと、前記計量ホッパーから排出される一定量の前記成膜材料を受けて下方へ排出する漏斗状ホッパーと、前記成膜室内に設置され、前記漏斗状ホッパーから排出される前記成膜材料を受けて下方の前記リングハースへ所定の供給速度で供給する定量移送機器とを備え、
前記成膜材料ホッパーにおける底部の円筒形状の第１排出口が、第１回動軸によって回動される第１開閉腕に固定され、前記第１排出口の径と同等以上の径の底面を有する円錐形の先端部を備えた挿入栓を前記第１排出口へ下方から上向きに挿入して前記挿入栓の円錐面が前記第１排出口の下端と当接するか、または前記成膜材料のサイズより小さい隙間をもって停止することによって閉じられ、下方へ引き抜かれることによって開かれ、
前記計量ホッパーにおける底部の第２排出口が、該排出口の下端に第２回動軸によって回動される蓋板が傾斜した状態で下方から当接されることによって閉じられ、前記蓋板が下方へ離脱されることによって開かれる
ことを特徴とする成膜材料供給装置。
前記計量ホッパーにおける前記成膜材料の計量が、前記計量ホッパーを挟んで所定の高さに設置された発光素子と受光素子からなる第１光センサの水平方向の光線が前記計量ホッパー内に収容される前記成膜材料のレベルの増大によって遮断されることを検出し、前記成膜材料ホッパーの前記第１排出口を閉じることによって行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜材料供給装置。
前記定量移送機器が、軸心を所定角度傾斜して一定速度で回転される円筒状容器の内壁面にリボン状スクリューが形成された回転円筒フィーダである
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜材料供給装置。
前記回転円筒フィーダの回転軸の回転数を検出する第２光センサによって前記回転円筒フィーダから前記リングハースへの前記成膜材料の供給量が算出されており、前記供給量が所定の値に達すると前記計量ホッパーの前記第２排出口が開けられ、前記成膜材料が前記漏斗状ホッパーを経由して前記回転円筒フィーダへ補給される
ことを特徴とする請求項３に記載の成膜材料供給装置。
前記成膜材料供給室の天井部から垂下され、前記成膜材料ホッパー内の前記成膜材料内へ突っ込むように配設された複数本のパイプ状ヒーターをさらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜材料供給装置。