JP5838267B2 - 真空蒸着用加熱組立体及びこれを備える真空蒸着装置 - Google Patents
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Description
本発明は、真空蒸着用加熱組立体に関するものであり、より詳しくは、蒸着物質が充填された担体を加熱し、蒸着ターゲット物上に蒸着物質を蒸着する真空蒸着用加熱組立体及びこれを備える真空蒸着装置に関するものである。
近頃、各種光学用レンズ（メガネのレンズを含む）及びフィルタ分野をはじめとして、携帯電話、ＭＰ３プレイヤー、ＰＭＰ、ラップトップコンピュータなどの携帯用電子製品及びディスプレイ製品などに真空蒸着工程を利用して反射防止、光学的フィルタリング、反射率及び吸収率の調節、蒸着カラーリングなどを通して様々な試みが行われている。多様な特性を得るために、蒸着ターゲット物は、ガラス、プラスチック及び金属材質の基材（substrate）の表面に、酸化珪素、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどの酸化物、フッ化マグネシウムなどのフッ化物、クロム、ニッケル、アルミニウム、ＳＵＳ等の金属、無機質を含む粉末及び粒状材料を用いて薄膜蒸着層を形成して製造されている。
しかし、このような薄膜蒸着層は、上記金属及び酸化物を含んでいるため、外部環境によって容易に腐食されるか、汚染され、基材から脱膜される。このような問題を解決するために、有機物からなる疎水性又は撥水性の膜を薄膜蒸着層上にコートする。これらの有機物を蒸着するために、有機系蒸着物質が充填された担体が真空状態で使用された。
このような真空蒸着方法として、電子ビームを用いた真空蒸着方法又は抵抗加熱式真空蒸着方法が使われている。一般には、工程の便利性及び自動化可能であるという面から、電子ビームを用いた蒸着方法が有利である。しかし、真空蒸着方法で通常使用される有機系蒸着物質と、これが充填された担体により、抵抗加熱式真空蒸着方法が広く使用されている。
しかし、抵抗加熱式真空蒸着方法では、担体に充填された蒸着物質が加熱された時に散らばり、蒸着物質の損失が多い。それゆえ、担体を蒸着ターゲット物のジグ側に近接させなければならず、真空蒸着装置はその蒸着性能を保持するために、真空蒸着装置内部の全ての方向に数多くの担体を含まなければならない。
本発明は、上記のような問題点を解決するために案出されたものであり、本発明の目的は、蒸着物質が充填された担体を安定的に取り付けることができる真空蒸着用加熱組立体を提供することにある。
本発明の他の目的は、担体内に充填された蒸着物質の損失を最小化し、蒸着効率を高めることができる真空蒸着用加熱組立体を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、取り付けられた担体の数を最小化しても、均質で、効率的に蒸着できるようにする真空蒸着用加熱組立体を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、上記のような真空蒸着用加熱組立体を備える真空蒸着装置を提供することにある。
本発明は、蒸着物質が内部に収容され、第１面に開口部が形成され、上記第１面と対向する第２面は閉鎖され、上記第１面と第２面が側面により連結される円筒状担体を加熱するための真空蒸着用加熱組立体であって、当該真空蒸着用加熱組立体が、
Ｕ字状の板状部材の発熱体であり、上記担体の第１面が蒸着ターゲット物を向き、上記担体の側面がＵ字状の曲面部分に接触するように上記担体が取り付けられる担体収容器と、
上記担体収容器が連結され、両終端が電極に連結された板状部材の発熱体である電極連結部材と、
を含み、
上記担体収容器は、上記電極連結部材と上記蒸着ターゲット物との間に位置され、上記電極連結部材は、上記担体の第２面と接触され、上記担体の第２面を加熱し、上記担体収容器は、上記担体の側面を加熱することを特徴とする真空蒸着用加熱組立体を開示する。
Ｕ字状の板状部材の発熱体であり、上記担体の第１面が蒸着ターゲット物を向き、上記担体の側面がＵ字状の曲面部分に接触するように上記担体が取り付けられる担体収容器と、
上記担体収容器が連結され、両終端が電極に連結された板状部材の発熱体である電極連結部材と、
を含み、
上記担体収容器は、上記電極連結部材と上記蒸着ターゲット物との間に位置され、上記電極連結部材は、上記担体の第２面と接触され、上記担体の第２面を加熱し、上記担体収容器は、上記担体の側面を加熱することを特徴とする真空蒸着用加熱組立体を開示する。
また、本発明は、真空蒸着工程のための蒸着チャンバと、上記蒸着チャンバの内部に設けられる電極と、上記電極に連結された上記の真空蒸着用加熱組立体を含む真空蒸着装置を開示する。
また、本発明は、真空蒸着工程のための蒸着チャンバと、上記蒸着チャンバの内部に設けられる電極部と、上記電極部に設けられ、蒸着物質が充填された担体を加熱する上記の真空蒸着用加熱組立体を含む真空蒸着装置を開示する。
本発明に係る真空蒸着用加熱組立体及びこれを備える真空蒸着装置は、以下の効果を奏する。
（１）本発明は、真空蒸着用加熱組立体を蒸発型真空蒸着装置またはスパッタリング型真空蒸着装置に、真空蒸着用加熱組立体の開口面が蒸着ターゲット物のジグ側を向くように取り付け、蒸着物質が充填された担体を加熱組立体の開放面に挿入することによって、蒸着ターゲット物上に蒸着物質を集中させ、蒸着効率を極大化することができる。
（２）本発明は、担体の位置を真空蒸着装置の中心に配置しても、蒸着物質が３０度〜１６０度の角度で一方向にだけ集中的に蒸着ターゲット物に到達できるようにし、蒸着物質の損失量を極小化でき、最小限の数の担体でも蒸着性能を保持できるので、蒸着物質の費用を節減することができる。
（３）本発明は、取り付けられる担体の数を、従来の真空蒸着装置に取り付けられていた担体の数の半分以下に低減することができ、これによって、担体の交換が容易になり、担体の交換にかかる作業時間が短くなり、担体交換の作業能率を向上させることができる。
以下、本発明の好ましい実施例を、添付図面を参照して詳細に説明する。これに関連する公知の機能あるいは構成は、本発明の要旨を理解するのに必要でない場合には、ここにおいて詳細に説明されていない。
図１及び図２は、本発明の好ましい実施例に係る真空蒸着用加熱組立体の斜視図及び分解斜視図である。図３は、この真空蒸着用加熱組立体に担体を取り付けた状態を示す斜視図である。
図１〜図３に示されるように、本発明の真空蒸着用加熱組立体１０は、担体収容器１１と、０．１ｍｍ〜３ｍｍの厚さを有する板状の発熱体でできた電極連結部材１３を製作することにより形成される。この担体収容器１１の少なくとも一方の面は開放しており、担体１は担体収容器１１内に取り付けられる。電極連結部材１３は、担体収容器１１の両方向に延びており、電極に接続される。この円筒状担体１（韓国公開特許１０−２００９−００１１４３２参照）は一方向１ａが開放しており、２ｍｍ〜５０ｍｍの直径と、１ｍｍ〜２０ｍｍの厚さを有し、担体収容器１１内に挿入されて取り付けられる。
より好ましくは、真空蒸着用加熱組立体１０は、担体収容器１１と、０．２ｍｍの厚さを有する板状の発熱体でできた電極連結部材１３を製作することにより形成される。Ｕ字状の担体収容器１１の上面部１１ａと前面部１１ｂは開放している。長方形板状の電極連結部材１３は、担体収容器１１の両方向に延びており、電極に接続される。一方向１ａが開放しており、１０ｍｍ〜２５ｍｍの直径と、５ｍｍ〜１０ｍｍの厚さを有する円筒状担体１は、担体収容器１１の開放された上面部１１ａを通して担体収容器１１内に挿入され、担体収容器１１に取り付けられる。このとき、真空蒸着用加熱組立体１０のサイズや長さが小さすぎるか、短すぎると、担体１を真空蒸着用加熱組立体１０に取り付けるのは容易ではない。真空蒸着用加熱組立体１０のサイズや長さが大きすぎるか、長すぎると、担体１が真空蒸着用加熱組立体１０から脱落し易く、抵抗により生じる熱による熱変形が、担体１への熱伝逹を難しくする。従って、真空蒸着用加熱組立体１０のサイズや長さなどを適切に選択することが好ましい。
真空蒸着用加熱組立体１０の材料としては、タングステン、モリブデン、ニクロム、炭素及び炭素繊維を利用することができる。実際には、比較的低価で、使用寿命が長く、高い温度で使用できるタングステンが、加熱組立体１０の材料として最も好ましい。真空蒸着用加熱組立体１０は、電流印加時、抵抗発熱を利用する抵抗加熱式発熱体である。
本発明の真空蒸着用加熱組立体１０は、担体収容器１１及び電極連結部材１３を含む。
担体収容器１１は、真空蒸着用加熱組立体１０の略中央部に位置し、担体１が挿入されて取り付けられる部材である。この担体収容器の少なくとも一方の面は開放しており、当該面を通して、担体収容器１１に取り付けられた担体１の前面開口部１ａが、蒸着ターゲット物（図示されていない）の方を向いている。担体収容器１１は、担体１の側面を加熱するために担体１の側面を囲む側面部１１ｃを有している。例えば、担体収容器１１の上部面１１ａは、上方から担体収容器１１の中に担体１を挿入することができるように開放しており、担体収容器１１の前面部１１ｂは、担体１の前面開口部１ａが蒸着ターゲット物の方を向いて露出されるように開放している。担体収容器１１の下面を含む側面部１１ｃは、担体１の側面を加熱できるように湾曲形状の部品、即ち、Ｕ字状の板状発熱体となるよう製作することができる。本実施例では、担体収容器１１の開放された上部面１１ａを通して担体収容器１１の中に担体１が挿入される構成が例示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、担体収容器１１の開放された前面部１１ｂを通して担体収容器１１の中に担体１を挿入することができる。また、担体収容器１１は、開放された前面部１１ｂの両側及び底側に突起部１２を有していても良く、各突起部は、担体収容器１１に取り付けられた担体１が開放された前面部１１ｂを通って担体収容器１１から離脱しないように、担体収容器１１の内側に向かって曲げられている。
担体収容器１１は、溶接また挿入形態によって電極連結部材１３の略中央部に結合されており、電極連結部材１３は、担体収容器１１に対して左右対称である矩形の板状発熱体となるようにして製作される。電極連結部材１３は、真空蒸着装置２０内に設けられた電極部２３に連結され（図４参照）、抵抗発熱のために電極連結部材１３に電流が供給される。また、電極連結部材１３は、Ｔ状板の水平方向の端から中央までの長さが５ｍｍ〜５０ｍｍ（３０ｍｍが最適）で、Ｔ状板の垂直部分の幅が５ｍｍ〜１０ｍｍ（１０ｍｍが最適）であるＴ状板となるように切断して平板から切断され、電極連結部材１３の水平方向の両端が電極部２３に容易に固定できるようにする。電極連結部材１３は、担体収容器１１に取り付けられる担体１の後面を加熱できるように、担体収容器１１の後面を閉じるようにして担体収容器１１に結合される。
１個〜３０個の真空蒸着用加熱組立体１０が、真空蒸着用加熱組立体の開放された面が一方向ないし四方向を向くようにして、直列または並列で、電子ビーム式又は抵抗加熱式真空蒸着装置、垂直型又は水平型真空蒸着装置、垂直型又は水平型スパッタリング兼用抵抗加熱型真空蒸着装置などに設けられた電極部２３の電極棒２３ｂ（図５参照）に取り付けられる。
以下、図４及び図５を参照して、本発明の真空蒸着用加熱組立体が備えられた真空蒸着装置を説明する。
図４は、本発明の真空蒸着用加熱組立体を備える真空蒸着装置の斜視図であり、図５は、本発明の真空蒸着用加熱組立体を真空蒸着装置の電極部に取り付けた状態を示す斜視図である。
図４及び図５に示されるように、本発明の真空蒸着装置２０は、蒸着チャンバ２１、電極部２３及び真空蒸着用加熱組立体１０を含む。
蒸着チャンバ２１において真空蒸着工程が行われる。このような蒸着チャンバ２１は公知であるので、詳細には説明されていない。
電極部２３は、蒸着チャンバ２１の内部に設けられ、電極部２３に取り付けられた真空蒸着用加熱組立体１０に電流を印加する。電極部２３は、蒸着チャンバ２１の内部中央に垂直に設けられた電極支持部２３ａと、電極支持部２３ａから一方向ともう一方の方向に延びて上下多数個設けられ、それぞれ対になった電極棒２３ｂで構成される。真空蒸着用加熱組立体１０の電極連結部材１３は、ネジ２３ｃによって電極棒２３ｂの端部に取り付けられる。本実施例では、電極連結部材１３の両端にネジ穴（図示されていない）をそれぞれ形成し、電極連結部材１３の両端をネジ２３ｃによって一対の電極棒２３ｂに取り付けられたものが例示されている。しかしながら、本発明は、この具体例に限定されるものではない。即ち、挿入穴（図示されていない）を電極連結部材１３の両端に形成しても良く、突起（図示されていない）を一対の電極棒２３ｂの端部に形成しても良く、これによって、電極棒２３ｂの突起を電極連結部材１３の挿入穴に挿入することができる。
真空蒸着用加熱組立体の開放された面が一方向ないし四方向を向くようにして直列または並列で電極部２３に接続された１個〜３０個の真空蒸着用加熱組立体１０は、蒸着物質が充填された担体１を加熱する。真空蒸着用加熱組立体１０の構成は図１〜図３を参照して詳述されているので再度説明されていない。
上述のように、本発明の真空蒸着用加熱組立体１０は、担体収容器１１の開放された前面部１１ｂ方向が蒸着ターゲット物のジグ（図示されていない）側を向くようにして、蒸発型またはスパッタリング型真空蒸着装置２０の電極部２３に取り付けられ、蒸着物質が充填された担体１は、真空蒸着用加熱組立体１０の開放された上部面１１ａを通して真空蒸着用加熱組立体１０に挿入される。それゆえ、蒸着物質を、蒸着工程において蒸着ターゲット物に集中させることができ、これにより、蒸着効率を極大化することができる。
本発明により、担体１を真空蒸着装置２０の中心に配置した場合であっても、３０〜１６０度の角度で一方向にだけ集中的に蒸着物質を蒸着ターゲット物に到達させることができ、これによって、蒸着物質の損失量を極小化でき、最小限の数の担体１でも蒸着性能を維持することができ、蒸着物質の費用を節減することができる。本発明では、取り付けられる担体１の数を、従来の真空蒸着装置にて取り付けられた担体１の数の半分以下に減少させることができ、これによって、担体１の交換が容易になり、担体１の交換にかかる作業時間が節減され、担体１を交換する作業能率を向上させることができる。
蒸着ターゲット物は、携帯電話、スマートフォン、ＭＰ３プレイヤー、携帯型マルチメディアプレイヤー（ＰＭＰ）、デジタルマルチメディア放送（ＤＭＢ）受信機、ナビゲーション、タブレット型ＰＣ、ラップトップコンピュータなどの携帯用電子製品ディスプレイ製品などに使用される金属やガラス；アクリル、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＰＭＭＡ（Poly Methyl Methacrylate）、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）コポリマー及びそれらの混合物を含む樹脂からなるシート状のパネル；ケース、ウィンドウ、キーパッド、ファンクションキー部品及び様々なアクセサリーなどの射出成形製品である。
上記の蒸着ターゲット物は、真空蒸着用加熱組立体１０が備えられた真空蒸着装置２０に取り付けられる。蒸着ターゲット物の表面のスクラッチ、指紋及び汚染を防止し、蒸着ターゲット物の表面からの指紋や汚染物を除去するために、蒸着ターゲット物表面の水接触角を７０度〜１３０度とし、蒸着ターゲット物表面の油（ＣＨ２Ｉ２）接触角を８０度〜１００度とするか、あるいは、蒸着ターゲット物表面の水接触角を６０度〜１１０度とし、蒸着ターゲット物表面の油（ＣＨ２Ｉ２）接触角を３０度〜８０度とする。
以下、本発明の真空蒸着用加熱組立体の製造方法とそれを用いた真空蒸着方法を説明する。
＜実施例１＞
厚さ０．２ｍｍのモリブデン板材から、幅２０ｍｍ、長さ１００ｍｍ〜１５０ｍｍ（最適：１５０ｍｍ）になるように電極連結部材を切断する。この電極連結部材はＴ状板となるように切断し、この際、Ｔ状板の水平方向の端部から中央までの長さが５ｍｍ〜５０ｍｍ（３０ｍｍが最適）で、Ｔ状板の垂直部分の幅が５ｍｍ〜１０ｍｍ（１０ｍｍが最適）になるようにする。担体収容器は、厚さ０．２ｍｍのモリブデン板材を、幅５ｍｍ、長さ３０ｍｍになるように切断する。この担体収容器は、担体収容器の一方の側面（即ち、後面部）に３ｍｍ間隔で、水平方向の長さが３ｍｍで、垂直方向の長さが３ｍｍの歯車形状を有している。また、この担体収容器は、担体収容器の他方の側面（即ち、前面部）に１２ｍｍ間隔で、水平方向の長さが３ｍｍで、垂直方向の長さが３ｍｍの歯車形状を有している。３ｍｍ間隔で歯車形状部を有した一方の側面を、電極連結部材の中央に配置された半円形状の挿入穴に挿入し、電極連結部材に担体収容器が固定されるように、歯車形状部を下側方向に折り曲げる。その後、１２ｍｍ間隔で歯車形状部を有したもう一方の側面を、内側を向くように９０度方向に折り曲げる。
厚さ０．２ｍｍのモリブデン板材から、幅２０ｍｍ、長さ１００ｍｍ〜１５０ｍｍ（最適：１５０ｍｍ）になるように電極連結部材を切断する。この電極連結部材はＴ状板となるように切断し、この際、Ｔ状板の水平方向の端部から中央までの長さが５ｍｍ〜５０ｍｍ（３０ｍｍが最適）で、Ｔ状板の垂直部分の幅が５ｍｍ〜１０ｍｍ（１０ｍｍが最適）になるようにする。担体収容器は、厚さ０．２ｍｍのモリブデン板材を、幅５ｍｍ、長さ３０ｍｍになるように切断する。この担体収容器は、担体収容器の一方の側面（即ち、後面部）に３ｍｍ間隔で、水平方向の長さが３ｍｍで、垂直方向の長さが３ｍｍの歯車形状を有している。また、この担体収容器は、担体収容器の他方の側面（即ち、前面部）に１２ｍｍ間隔で、水平方向の長さが３ｍｍで、垂直方向の長さが３ｍｍの歯車形状を有している。３ｍｍ間隔で歯車形状部を有した一方の側面を、電極連結部材の中央に配置された半円形状の挿入穴に挿入し、電極連結部材に担体収容器が固定されるように、歯車形状部を下側方向に折り曲げる。その後、１２ｍｍ間隔で歯車形状部を有したもう一方の側面を、内側を向くように９０度方向に折り曲げる。
＜実施例２＞
実施例１で製造された真空蒸着用加熱組立体１０を、直径１６００ｍｍのスパッタリング型真空蒸着装置２０に設けられ、垂直方向に３列（上、中、下）配置された一対の電極棒２３ｂに取り付け、各位置には、２つの真空蒸着用加熱組立体１０を、担体収容器１１の開放された前面部１１ｂが反対方向を向くようにして取り付ける。その後、開口部１ａが蒸着ターゲット物を向くようにして、真空蒸着用加熱組立体１０の担体収容器１１の開放された上部面１１ａを通して、担体１を真空蒸着用加熱組立体１０に挿入する。
実施例１で製造された真空蒸着用加熱組立体１０を、直径１６００ｍｍのスパッタリング型真空蒸着装置２０に設けられ、垂直方向に３列（上、中、下）配置された一対の電極棒２３ｂに取り付け、各位置には、２つの真空蒸着用加熱組立体１０を、担体収容器１１の開放された前面部１１ｂが反対方向を向くようにして取り付ける。その後、開口部１ａが蒸着ターゲット物を向くようにして、真空蒸着用加熱組立体１０の担体収容器１１の開放された上部面１１ａを通して、担体１を真空蒸着用加熱組立体１０に挿入する。
ガラスからなる蒸着ターゲット物をジグに取り付け、真空蒸着装置２０内が１．５×１０−５ｔｏｒｒの高真空状態になったときに、真空蒸着装置２０内にアルゴンガスを注入する。その後、０．３ｋＷのパワーで６００秒間、プラズマを活性化させ、真空蒸着装置２０を２．２×１０−２ｔｏｒｒの真空状態となるようにする。そして、蒸着ターゲット物の表面を活性化させる。Ｓｉターゲットを利用して、酸素ガスとアルゴンガスを４．５ｋＷのパワーで１８０秒間、印加し、真空蒸着装置２０を１．５×１０−３ｔｏｒｒの真空状態となるようにし、これによって、ＳｉＯ２層を生じさせる。
次いで、指紋防止及び汚染防止コーティング剤が充填されている担体１が挿入されている本発明の蒸着用加熱組立体１０に、３．５Ｖの電圧と２８８Ａの電流を印加して、加熱された担体１からの蒸着物質を、蒸着ターゲット物に２４０秒間蒸着させた。
表１は、指紋防止及び汚染防止コーティング剤により蒸着された蒸着ターゲット物の接触角及び耐久性を示したものである。
＜実施例３＞
実施例２に説明された方法を用い、指紋視認性に優れたコーティング剤が充填されている担体１が挿入されている本発明の蒸着用加熱組立体１０に、３．５Ｖの電圧及び２８８Ａの電流を印加し、これにより、加熱された担体１からの蒸着物質を、蒸着ターゲット物に２４０秒間蒸着させた。表２は、指紋視認性に優れたコーティング剤により蒸着された蒸着ターゲット物の接触角及び耐久性を示したものである。
実施例２に説明された方法を用い、指紋視認性に優れたコーティング剤が充填されている担体１が挿入されている本発明の蒸着用加熱組立体１０に、３．５Ｖの電圧及び２８８Ａの電流を印加し、これにより、加熱された担体１からの蒸着物質を、蒸着ターゲット物に２４０秒間蒸着させた。表２は、指紋視認性に優れたコーティング剤により蒸着された蒸着ターゲット物の接触角及び耐久性を示したものである。
以上、本発明の具体的な実施例について説明したが、本発明の範囲及び精神から逸脱しない限度内で種々の変更が可能であることは当業者には自明であろう。
１０ 蒸着用加熱組立体
１１ 担体収容器
１３ 電極連結部材
２０ 真空蒸着装置
２１ 蒸着チャンバ
２３ 電極部
１１ 担体収容器
１３ 電極連結部材
２０ 真空蒸着装置
２１ 蒸着チャンバ
２３ 電極部
Claims (3)
- 蒸着物質が内部に収容され、第１面に開口部が形成され、上記第１面と対向する第２面は閉鎖され、上記第１面と第２面が側面により連結される円筒状担体を加熱するための真空蒸着用加熱組立体であって、当該真空蒸着用加熱組立体が、
Ｕ字状の板状部材の発熱体であり、上記担体の第１面が蒸着ターゲット物を向き、上記担体の側面がＵ字状の曲面部分に接触するように上記担体が取り付けられる担体収容器と、
上記担体収容器が連結され、両終端が電極に連結された板状部材の発熱体である電極連結部材と、
を含み、
上記担体収容器は、上記電極連結部材と上記蒸着ターゲット物との間に位置され、上記電極連結部材は、上記担体の第２面と接触され、上記担体の第２面を加熱し、上記担体収容器は、上記担体の側面を加熱することを特徴とする真空蒸着用加熱組立体。 - 上記真空蒸着用加熱組立体が、タングステン、モリブデン、ニクロム、炭素及び炭素繊維のいずれか一つの材料からなることを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着用加熱組立体。
- 真空蒸着工程のための蒸着チャンバと、
上記蒸着チャンバの内部に設けられる電極と、
上記電極に連結された請求項１に記載の真空蒸着用加熱組立体を含む真空蒸着装置。
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