JP6488928B2

JP6488928B2 - 蒸着装置

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Publication number: JP6488928B2
Application number: JP2015141357A
Authority: JP
Inventors: 和揮水谷; 幸祐片山
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2015-07-15
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2019-03-27
Anticipated expiration: 2035-07-15
Also published as: JP2017020099A; US20190264319A1; CN107849685B; CN107849685A; WO2017010243A1; US10787734B2

Description

本発明は、蒸着装置に関する。

基材表面に薄膜を成膜させるために用いられる蒸着装置は、基材を保持する保持部と、固体状の蒸着材料を加熱するためのヒータと、を備える。ヒータの熱で蒸着材料が加熱されることにより、蒸着材料から蒸気が発生する。発生した蒸気は、保持部に保持された基材表面（蒸着面）に接触し、接触部位で冷却されることにより凝固する。こうして凝固した微小の固体粒子が蒸着面に均一に蒸着することにより、蒸着面に薄膜が成膜される。

特許文献１及び特許文献２は、蒸着材料から基材に至る空間を取り囲むように防着板（反射板）が配設されるとともに、この防着板を加熱するように構成された蒸着装置を開示する。特許文献１及び特許文献２に記載の蒸着装置によれば、蒸着材料から蒸発して防着板に接触し、防着板上で凝固した固体粒子は、防着板上で加熱されることにより再蒸発する。再蒸発した蒸気を基材の蒸着面に接触させることにより、蒸着材料の収率（蒸着効率）を向上させることができる。

特開平５−７０９３２号公報特開平８−５３７６３号公報

（発明が解決しようとする課題）
特許文献１及び特許文献２に開示の蒸着装置によれば、いずれも、上面のみが開口した耐熱容器に蒸着材料が投入される。そして、耐熱容器がヒータにより加熱されることによって、耐熱容器内部の蒸着材料が加熱されて、蒸着材料から蒸気が発生する。このとき、蒸着材料を入れる耐熱容器の上面が開口しているため、蒸着材料からの蒸気は基本的に上方に進行する。従って、上方に進行する蒸気が接触される基材表面（蒸着面）は、蒸気の進行方向に垂直な方向、即ち水平方向（横方向）に平行に配置される。このような蒸着面が水平方向に平行配置するように基材が保持部に保持される蒸着装置は、横型蒸着装置と呼ばれる。一方、蒸着面が鉛直方向に平行配置するように基材が保持部に保持される蒸着装置は、縦型蒸着装置と呼ばれる。

縦型蒸着装置を用いて基材表面（蒸着面）に薄膜を成膜する場合、蒸着面が鉛直方向に平行配置するように基材が保持部に保持されるのであるから、この蒸着面に接触する蒸気の進行方向は、蒸着面の垂直方向、すなわち水平方向である。この場合、一般的には、蒸着材料を加熱させるためのヒータとしてフィラメント型ヒータが用いられる。

フィラメント型ヒータは、通電することにより発熱する線状の発熱体により構成されるとともに、蒸着材料を収容することができるように形成された収容部を有する。フィラメント型ヒータが発熱した場合、収容部内に収容された蒸着材料が加熱されることにより、蒸着材料から蒸気が発生する。この収容部は、線状の発熱体を折り曲げることにより形成されているので、いたるところに隙間が形成される。従って、フィラメント型ヒータが発熱して収容部に収容された蒸着材料から蒸気が発生した場合、その蒸気は収容部に形成された隙間を通過して全方位に進行する。

このように、フィラメント型ヒータを用いることにより、蒸着材料から生じた蒸気を全方位に進行させることができるため、全方位に進行した蒸気のうち基材に向かう水平方向に進行した蒸気を蒸着面に接触させることにより、蒸着面に薄膜を成膜することができる。

しかしながら、フィラメント型ヒータを用いた場合、蒸着材料から見て基材に向かう方向に進行した蒸気は蒸着面に接触するが、それ以外の方向に進行した蒸気は蒸着面に接触しない。すなわち、単一の方向に進行する蒸気のみが蒸着に寄与し、それ以外の方向に進行する蒸気は蒸着に寄与しない。よって、フィラメント型ヒータを用いた場合、蒸着材料の収率が極めて低いという問題を有する。

本発明は、蒸着材料の収率を高めるように構成された、フィラメント型ヒータを用いた蒸着装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）
本発明は、基材（Ｗ）を保持する保持部（３）と、通電することにより発熱する線状の発熱体により構成され、線状の発熱体を折り曲げることにより蒸着材料を収容することができるように形成された収容部（４１，４１Ａ）を有し、保持部に保持されている基材に対して水平方向に所定の距離だけ離間して収容部が位置するように配設されたフィラメント型ヒータ（４，４Ａ）と、保持部に保持されている基材から見て、収容部に収容されている蒸着材料の後方に配設されるとともに、フィラメント型ヒータから熱が伝達されるように構成された反射板（６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ）と、を備える、蒸着装置（１）を提供する。

本発明によれば、フィラメント型ヒータへの通電によりフィラメント型ヒータが発熱すると、その熱がフィラメント型ヒータの収容部内に収容された蒸着材料に伝達される。このため蒸着材料が加熱され、蒸着材料から蒸気が発生する。この蒸気は全方位に進行するが、そのうち蒸着材料から見て保持部に保持されている基材に向かう方向に進行する蒸気は基材の蒸着面に接触し、接触部位で凝固する。また、全方位に進行する蒸気のうち蒸着材料から見て保持部に保持されている基材に向かう方向とは反対方向に進行する蒸気は、保持部に保持されている基材から見て蒸着材料の後方に配設された反射板に接触する。反射板は、フィラメント型ヒータからの熱が伝達されることによって加熱されているので、反射板に接触した蒸気は反射板上で凝固しない。或いは、反射板上で一旦凝固しても、凝固した固体粒子が反射板の熱で再蒸発される。このため、反射板に接触した蒸気は反射板に反射され或いは反射板にて再蒸発されることにより進行方向を転じて、基材に向かう。そして、基材の蒸着面に接触し、接触部位で凝固する。

すなわち、本発明によれば、蒸着材料から生じた蒸気のうち、基材に向かう方向に進行する蒸気及び基材に向かう方向とは反対方向に進行する蒸気が、蒸着面での蒸着に寄与する。このように、蒸着材料から複数の方向に進行する蒸気が蒸着に寄与するため、フィラメント型ヒータを用いた場合における蒸着材料の収率を向上させることができる。

また、本発明において、反射板（６Ａ）は、収容部内に配設されている。この場合、反射板は、収容部内であって、収容部内に収容されている蒸着材料よりも、保持部に保持されている基材から見て後方の位置に配設される。また、収容部（４１）は、線状の発熱体を螺旋状に巻回することにより、その外形形状が下方に凸の円錐形状（コーン状）となるように形成されるとよい。そして、反射板（６Ａ）は、半円錐形状に形成されていて、下に凸となるように収容部内に配設されているとよい。上記構成によれば、反射板がフィラメント型ヒータの収容部内に配設されているため、フィラメント型ヒータからの熱を容易に反射板に伝達することができる。また、反射板を収容部内に配設することにより反射板を蒸着材料の後方位置に保持することができるため、反射板を所定位置にて保持するための保持部材等を別途必要としない。よって、より簡素に、本発明に係る蒸着装置を構成することができる。

縦型蒸着装置を平面方向から見た模式的な断面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。バスケットフィラメント型ヒータを図２の右方側から見た正面図である。バスケットフィラメント型ヒータの斜視図である。収容部内に、蒸着材料が収容されているとともに第一実施形態に係る反射板が配設されている状態のバスケットフィラメント型ヒータを示す図である。収容部内に蒸着材料が収容されるとともに第一実施形態に係る反射板が配設されている状態を示すバスケットフィラメント型ヒータの斜視図である。図６から蒸着材料を取り除いた状態を示すバスケットフィラメント型ヒータの斜視図である。第二実施形態に係る反射板が取り付けられたバスケットフィラメント型ヒータを示す図である。第三実施形態に係る反射板が取り付けられたバスケットフィラメント型ヒータを示す図である。第四実施形態に係る反射板が取り付けられたバスケットフィラメント型ヒータを示す図である。コイルフィラメント型ヒータの正面図である。第五実施形態に係る反射板が取り付けられたコイルフィラメント型ヒータを示す図である。

（第一実施形態）
本発明の実施形態に係る蒸着装置について、図面を参照して説明する。図１は、第一実施形態に係る縦型蒸着装置１を平面方向から見た模式的な断面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図２は、本実施形態に係る縦型蒸着装置１を側面方向から見た模式的な断面図である。なお、図１及び図２において、左右方向を前後方向と定義し、右方を前方、左方を後方と定義する。また、図１において上下方向を幅方向と定義する。また、図２における上下方向は鉛直方向である。前後方向及び幅方向は、鉛直方向に垂直な方向、すなわち水平方向である。以下の説明において、蒸着装置及び蒸着装置に備えられる各構成要素についての説明に用いられている方向は、上記のように定義した方向である。図１に示すように、縦型蒸着装置１は、真空槽２と、保持部３と、バスケットフィラメント型ヒータ４と、電源５とを備える。

真空槽２は、内部に空間が形成された筐体である。真空槽２内に、保持部３及びバスケットフィラメント型ヒータ４が配設される。真空槽２は、その内部空間を高真空状態にすることができるように、構成される。

保持部３は、真空槽２内の所定の位置に設けられる。この保持部３に基材Ｗが保持される。基材Ｗは、薄膜が形成されるべき蒸着面を有する。保持部３に基材Ｗが保持されたとき、蒸着面Ｓは、図２に示すように、鉛直方向に平行配置する。すなわち、基材Ｗは、蒸着面Ｓが鉛直方向に平行配置するように、すなわち水平方向（前後方向）に垂直であるように、保持部３に保持される。

バスケットフィラメント型ヒータ４は、線状の発熱体により構成され、通電されることにより発熱する。発熱体として、典型的にはタングステンが用いられる。図３は、真空槽２内に配設されたバスケットフィラメント型ヒータ４を図２の右方側（前方側）から見た正面図である。図３に示すように、バスケットフィラメント型ヒータ４は、収容部４１と、第一直線部４２と、第二直線部４３とを備え、一本の線状の発熱体により構成される。

収容部４１は、線状の発熱体を折り曲げることによって形成される。本実施形態において、収容部４１は、線状の発熱体を螺旋状（より具体的には円錐渦巻状）に巻回することによって、その外形形状が、下に凸となる円錐形状となるように形成される。このように形成されたバスケットフィラメント型ヒータ４の収容部４１は、あたかも、バスケットゴールリングに掛けられたゴールネットのような形状を呈する。

下に凸の円錐形状に形成された収容部４１の上端部に位置する線状の発熱体の端部が、直線状に形成された第一直線部４２の一方の端部に接続される。また、収容部４１の下端部に位置する線状の発熱体の端部が、直線状に形成された第二直線部４３の一方の端部に接続される。第一直線部４２及び第二直線部４３は、それぞれ、収容部４１との接続位置から反対方向に延設する。従って、図１に示すように、収容部４１は、第一直線部４２と第二直線部４３との間に吊り下げられた状態で下に凸の円錐形状となるように真空槽２内に配設される。このとき、収容部４１は、真空槽２内にて、保持部３に保持されている基材Ｗから所定の距離だけ水平方向（前後方向）に離れた位置に配設される。図２においては、収容部４１は、保持部３に保持されている基材Ｗの蒸着面Ｓから後方に所定距離だけ離れた位置に配設される。言い換えれば、バスケットフィラメント型ヒータ４は、保持部３に保持されている基材Ｗに対して水平方向（後方）に所定の距離だけ離間して収容部４１が位置するように、真空槽２内に配設される。

第一直線部４２の他方の端部側及び第二直線部４３の他方の端部側は図１に示すようにそれぞれ真空槽２から外部に引き出されて、真空槽２の外部に配設される電源５に接続される。電源５は、プラス端子５ａとマイナス端子５ｂとを有しており、第一直線部４２の他方の端部が電源５のプラス端子５ａに接続され、第二直線部４３の他方の端部が電源５のマイナス端子５ｂに接続される。

図４は、バスケットフィラメント型ヒータ４の模式的な斜視図である。図４に示すように、バスケットフィラメント型ヒータ４の収容部４１を構成する線状の発熱体は、下方に向かうにつれて径が小さくなるように円錐渦巻状に巻回されている。収容部４１を構成する線状の発熱体は、収容部４１の側周面の骨組みを形成しているだけであるので、収容部４１の側周面のいたるところに隙間が形成される。また、収容部４１の上面側に大きな開口が、下面側に小さな開口が形成される。

このバスケットフィラメント型ヒータ４の収容部４１内に、固体状の蒸着材料Ｖが収容される。換言すれば、収容部４１は、線状の発熱体を螺旋状に（円錐渦巻状に）巻回することにより、蒸着材料Ｖを収容することができるように形成される。蒸着材料Ｖは、基材Ｗの蒸着面Ｓに形成されるべき薄膜の材料である。蒸着材料Ｖは、抵抗加熱式の蒸着方法によって基材Ｗの蒸着面Ｓに蒸着させることができるものであれば、特に限定されない。蒸着材料として、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉛（Ｐｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、珪素（Ｓｉ）、リチウム（Ｌｉ）、コバルト（Ｃｏ）等の、抵抗加熱式の蒸着材料として通常用いられる金属、酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物、若しくはこれらの合金、又は、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ_３）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、フッ化セリウム（ＣｅＦ_３）、フッ化ガドリニウム（ＧｄＦ_３）、フッ化ランタン（ＬａＦ_３）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化ネオジム（ＮｄＦ_３）、フッ化イットリウム（ＹＦ_３）等のフッ化物、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等の硫化物、を例示することができる。

蒸着材料Ｖは、収容部４１内に収容することができるように、塊状、ペレット状、或いは粒子状に形成されているとよい。また、蒸着材料Ｖの大きさは、収容部４１に収容したときに収容部４１の隙間からこぼれないような適度な大きさであるとよい。

また、収容部４１内には、蒸着材料Ｖが収容されているとともに、反射板６Ａが配設される。図５は、収容部４１内に、蒸着材料Ｖが収容されているとともに反射板６Ａが配設されている状態のバスケットフィラメント型ヒータ４を示す図であり、図５（ａ）が前方から見た正面図、図５（ｂ）が図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図５（ｂ）において、左右方向が前後方向であり、右方が前方、左方が後方である。なお、図５（ｂ）において、収容部４１内に収容された蒸着材料Ｖが、破線で示されている。

図５（ｂ）に良く示すように、反射板６Ａは、収容部４１内にて、蒸着材料Ｖの後方に配設されている。ここで、収容部４１の前方には、図２に示すように、保持部３に保持された基材Ｗが配置している。つまり、保持部３に保持された基材Ｗから見たとき、反射板６Ａは、収容部４１内にて、蒸着材料Ｖの後方に配設される。

反射板６Ａは、図５（ｂ）からわかるように、収容部４１内にて、収容部４１を構成する線状の発熱体に接触している。このため、バスケットフィラメント型ヒータ４が発熱したときに、バスケットフィラメント型ヒータ４からの熱は、反射板６Ａに伝達される。

図６は、収容部４１内に蒸着材料Ｖが収容されるとともに反射板６Ａが配設された状態を示すバスケットフィラメント型ヒータ４の模式的な斜視図である。また、図７は、図６から蒸着材料Ｖを取り除いた状態を示すバスケットフィラメント型ヒータ４の模式的な斜視図である。図６及び図７からわかるように、反射板６Ａは、半円錐形状に形成されていて、下に凸となるように収容部４１内に配設される。このとき、反射板６Ａは、収容部４１の側周面のうち後方側の側周面を構成する線状の発熱体に接触するように収容部４１内に配設される。よって、反射板６Ａは、収容部４１内に収容された蒸着材料Ｖを収容部４１内で後方から覆うように、収容部４１内に配設される。

反射板６Ａは、バスケットフィラメント型ヒータ４の熱により溶解しない材質により形成される。反射板６Ａの材質として、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデンランタン合金（Ｍｏ−Ｌａ）、白金（Ｐｔ）、ニクロム（Ｎｉ−Ｃｒ）を例示できる。このうち、反射板６Ａの材質として、モリブデン、タングステン、タンタルが好ましい。

次に、上記構成の縦型蒸着装置１を用いて基材Ｗの蒸着面Ｓに薄膜を成膜するための手順について説明する。まず、真空槽２内に設けられた保持部３に、基材Ｗを保持させる。次いで、真空槽２内に設けられているバスケットフィラメント型ヒータ４の収容部４１内に反射板６Ａを配設する。この場合において、反射板６Ａが、収容部４１の側周面のうち後方部分を形成する半側面を覆うように、反射板６Ａを収容部４１内に配設する。その後、収容部４１内に蒸着材料Ｖを収容する。これにより、収容部４１内にて蒸着材料Ｖの後方側に反射板６Ａが配設されることになる。

次いで、真空槽２内を排気して真空槽２内を高真空状態にする。その後、電源５を作動させる。すると、バスケットフィラメント型ヒータ４に通電されて、バスケットフィラメント型ヒータ４が発熱する。これにより、バスケットフィラメント型ヒータ４の収容部４１内の蒸着材料Ｖ及び反射板６Ａが加熱される。

収容部４１内の蒸着材料Ｖが加熱されることにより、蒸着材料Ｖが蒸発する。このため、蒸着材料Ｖから蒸気が発生する。発生した蒸気は、収容部４１の隙間、上部開口、及び下部開口を通って、全方位に進行する。全方位に進行した蒸気のうち、前方に進行した蒸気、すなわち保持部３に保持されている基材Ｗに向かう方向に進行する蒸気はそのまま基材Ｗの蒸着面Ｓに接触する。そして、蒸着面Ｓにより冷却されてその位置にて凝固する。

また、全方位に進行した蒸気のうち、後方に進行した蒸気は、反射板６Ａに接触する。ここで、反射板６Ａはバスケットフィラメント型ヒータ４からの熱によって加熱されているため、反射板６Ａに接触した蒸気は反射板６Ａに冷却されることなく反射される。或いは、反射板６Ａに接触した蒸気は反射板６Ａにて一旦凝固し、その後、反射板６Ａの熱により再蒸発される。反射或いは再蒸発された蒸気は進行方向を転じて前方に向かい、基材Ｗの蒸着面Ｓに接触し、蒸着面Ｓにより冷却されてその位置にて凝固する。

蒸着面Ｓに凝固した微小の固体粒子が蒸着面Ｓに均一に蒸着することにより、蒸着面Ｓに薄膜が成膜される。

このように、本実施形態によれば、蒸着材料Ｖから生じた蒸気のうち、基材に向かう方向（前方）に進行する蒸気及び基材に向かう方向とは反対方向（後方）に進行する蒸気が、基材Ｗの蒸着面Ｓへの蒸着に寄与する。つまり、複数の方向に進行する蒸気が、蒸着に寄与する。よって、蒸着材料の収率を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、反射板６Ａがバスケットフィラメント型ヒータ４の収容部４１内に配設されている。このため、反射板６Ａを容易にバスケットフィラメント型ヒータ４からの熱によって加熱することができる。また、反射板６Ａを収容部４１内に配設することにより反射板を蒸着材料の後方位置に保持することができるため、反射板を保持するための保持部材等を別途必要としない。よって、より簡素に縦型蒸着装置１を構成することができる。

（第二実施形態）
次に、第二実施形態に係る蒸着装置について説明するが、第二実施形態に係る蒸着装置は、反射板の配置及び形状のみにおいて上記第一実施形態と異なり、その他の構成は上記第一実施形態と同様である。従って、以下においては、反射板の配置及び形状のみについて説明し、その他の構成についての説明は省略する。

図８は、第二実施形態に係る反射板６Ｂが取り付けられたバスケットフィラメント型ヒータ４を示す図であり、図８（ａ）が前方から見た正面図、図８（ｂ）が図８（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図８（ｂ）において、左右方向が前後方向であり、右方が前方、左方が後方である。図８に示すように、第二実施形態に係る反射板６Ｂは、背面板６１Ｂと接続部６２Ｂとを有する。背面板６１Ｂは、バスケットフィラメント型ヒータ４の収容部４１の内部ではなく、収容部４１の後方に配置される。背面板６１Ｂは平板状であり、正面視において矩形状を呈する。また、接続部６２Ｂは、背面板６１Ｂの上端に連結される。接続部６２Ｂは、背面板６１Ｂの上端から斜め前方且つ下方に傾斜して延在しており、その外形形状が、図８（ａ）に示す方向から見て三角形状である。

また、図８（ｂ）に良く示すように、接続部６２Ｂの先端部分が、バスケットフィラメント型ヒータ４の収容部４１を構成する線状の発熱体に上方から掛けられる。接続部６２Ｂが収容部４１に掛けられることにより、接続部６２Ｂを介して背面板６１Ｂがバスケットフィラメント型ヒータ４に接続されるとともに背面板６１Ｂが収容部４１の後方位置にて収容部４１に保持され、且つ、バスケットフィラメント型ヒータ４からの熱が背面板６１Ｂに伝達される。なお、図８（ｂ）には、収容部４１内に収容される蒸着材料Ｖが破線で示される。

上記構成の反射板６Ｂを備える縦型蒸着装置１において、バスケットフィラメント型ヒータ４を発熱させて、収容部４１内の蒸着材料Ｖを加熱すると、収容部４１内で蒸着材料Ｖから蒸気が発生する。発生した蒸気のうち、前方に進行した蒸気は基材Ｗの蒸着面Ｓに接触し、蒸着面Ｓにより冷却されてその位置にて凝固する。また、後方に進行した蒸気は、収容部４１の後方に配置された反射板６Ｂの背面板６１Ｂに接触する。ここで、背面板６１Ｂは、接続部６２Ｂを介してバスケットフィラメント型ヒータ４に接続されているため、バスケットフィラメント型ヒータ４の熱が伝達されることにより加熱されている。このため、背面板６１Ｂに接触した蒸気は背面板６１Ｂにて凝固することなく反射され、或いは、背面板６１Ｂにて一旦凝固した後に再蒸発される。反射或いは再蒸発した蒸気は進行方向を転じて前方に向かい、基材Ｗの蒸着面Ｓに接触し、蒸着面Ｓにより冷却されてその位置にて凝固する。蒸着面Ｓに凝固した微小の固体粒子が蒸着面Ｓに均一に蒸着することにより、蒸着面Ｓに薄膜が成膜される。

このように、本実施形態においても、蒸着材料Ｖから生じた蒸気のうち、基材に向かう方向（前方）に進行する蒸気及び基材に向かう方向とは反対方向（後方）に進行する蒸気が、基材Ｗの蒸着面Ｓへの蒸着に寄与する。つまり、複数の方向に進行する蒸気が、蒸着に寄与する。よって、蒸着材料の収率を向上させることができる。

（第三実施形態）
次に、第三実施形態に係る蒸着装置について説明するが、第三実施形態に係る蒸着装置は、第二実施形態に係る蒸着装置と同様、反射板の配置及び形状のみにおいて上記第一実施形態と異なり、その他の構成は上記第一実施形態と同様である。従って、反射板の配置及び形状のみについて説明し、その他の構成についての説明は省略する。

図９は、第三実施形態に係る反射板６Ｃが取り付けられたバスケットフィラメント型ヒータ４を示す図であり、図９（ａ）が前方から見た正面図、図９（ｂ）が図９（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。図９（ｂ）において、左右方向が前後方向であり、右方が前方、左方が後方である。図９に示すように、第三実施形態に係る反射板６Ｃも、第二実施形態に係る反射板６Ｂと同様に、背面板６１Ｃと接続部６２Ｃとを有する。背面板６１Ｃは、収容部４１の後方に配置される。背面板６１Ｃは平板状であり、正面視において矩形状を呈する。また、背面板６１Ｃの一部に切り込みＬが形成されており、切り込まれた部分が押し出されることにより、接続部６２Ｃが形成される。

接続部６２Ｃは、図９（ｂ）に示すように、背面板６１Ｃから斜め前方且つ下方に傾斜して延在しており、その先端部分が、バスケットフィラメント型ヒータ４の収容部４１を構成する線状の発熱体に上方から掛けられる。接続部６２Ｃが収容部４１に掛けられることにより、接続部６２Ｃを介して背面板６１Ｃがバスケットフィラメント型ヒータ４に接続されるとともに背面板６１Ｃが収容部４１の後方位置にて収容部４１に保持され、且つ、バスケットフィラメント型ヒータ４からの熱が背面板６１Ｃに伝達される。なお、図９（ｂ）には、収容部４１内に収容される蒸着材料Ｖが破線で示される。

第三実施形態によれば、第二実施形態と同様に、蒸着材料Ｖから生じた蒸気のうち、基材に向かう方向（前方）に進行する蒸気及び基材に向かう方向とは反対方向（後方）に進行する蒸気が、基材Ｗの蒸着面Ｓへの蒸着に寄与する。つまり、複数の方向に進行する蒸気が、蒸着に寄与する。よって、蒸着材料の収率を向上させることができる

（第四実施形態）
次に、第四実施形態に係る蒸着装置について説明するが、第四実施形態に係る蒸着装置は、第二実施形態及び第三実施形態に係る各蒸着装置と同様、反射板の配置及び形状のみにおいて上記第一実施形態と異なり、その他の構成は上記第一実施形態と同様である。従って、反射板の配置及び形状のみについて説明し、その他の構成についての説明は省略する。

図１０は、第四実施形態に係る反射板６Ｄが取り付けられたバスケットフィラメント型ヒータ４を示す図であり、図１０（ａ）が前方から見た正面図、図１０（ｂ）が図１０（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。図１０（ｂ）において、左右方向が前後方向であり、右方が前方、左方が後方である。図１０に示すように、第四実施形態に係る反射板６Ｄは、背面板６１Ｄ、接続部６２Ｄ、上板６３Ｄ及び下板６４Ｄを有する。

背面板６１Ｄは、上記第二実施形態及び第三実施形態に係る背面板６１Ｂ，６１Ｃと同様に、収容部４１の後方に配設されている。背面板６１Ｄは平板状であり、正面視において矩形状を呈する。また、背面板６１Ｄの一部に切り込みＬが形成されており、切り込まれた部分が押し出されることにより、接続部６２Ｄが形成される。接続部６２Ｄは、図１０（ｂ）に示すように、背面板６１Ｄから斜め前方且つ下方に傾斜して延在しており、その先端部分が、バスケットフィラメント型ヒータ４の収容部４１を構成する線状の発熱体に上方から掛けられる。接続部６２Ｄが収容部４１に掛けられることにより、接続部６２Ｄを介して背面板６１Ｄがバスケットフィラメント型ヒータ４に接続されるとともに背面板６１Ｄが収容部４１の後方位置にて収容部４１に保持され、且つ、バスケットフィラメント型ヒータ４からの熱が背面板６１Ｄに伝達される。

また、図１０（ｂ）に良く示すように、背面板６１Ｄの上端に上板６３Ｄが連結され、背面板６１Ｄの下端に下板６４Ｄが連結される。上板６３Ｄは、背面板６１Ｄの上端から前方に延設されており、収容部４１を上側から覆っている。また、下板６４Ｄは、背面板６１Ｄの下端から前方に延設されており、収容部４１を下側から覆っている。従って、本実施形態においては、収容部４１の後方側、上方側、及び下方側が、反射板６Ｄによって囲まれる。上板６３Ｄ及び下板６４Ｄは、それぞれ、上述のように背面板６１Ｄに連結されているため、バスケットフィラメント型ヒータ４からの熱は、背面板６１Ｄを介して、上板６３Ｄ及び下板６４Ｄにも伝達される。

上記構成の反射板６Ｄを備える縦型蒸着装置１において、収容部４１内で蒸着材料Ｖから発生した蒸気のうち、前方に進行した蒸気は基材Ｗの蒸着面Ｓに接触し、蒸着面Ｓにより冷却されてその位置にて凝固する。また、後方に進行した蒸気は、収容部４１の後方に配置された反射板６Ｄの背面板６１Ｄに反射或いは背面板６１Ｄにて再蒸発されて、進行方向を転じる。そして、前方に向かい、基材Ｗの蒸着面Ｓに接触し、蒸着面Ｓにより冷却されてその位置にて凝固する。また、収容部４１から上方に進行した蒸気は、収容部４１の上方に配置された反射板６Ｄの上板６３Ｄに反射或いは上板６３Ｄにて再蒸発されて、進行方向を転じる。そして、前方に向かい、基材Ｗの蒸着面Ｓに接触し、蒸着面Ｓにより冷却されてその位置にて凝固する。また、収容部４１から下方に進行した蒸気は、収容部４１の下方に配置された反射板６Ｄの下板６４Ｄに反射或いは下板６４Ｄにて再蒸発されて、進行方向を転じる。そして、前方に向かい、基材Ｗの蒸着面Ｓに接触し、蒸着面Ｓにより冷却されてその位置にて凝固する。蒸着面Ｓに凝固した微小の固体粒子が蒸着面Ｓに均一に蒸着することにより、蒸着面Ｓに薄膜が成膜される。

このように、本実施形態によれば、蒸着材料Ｖから生じた蒸気のうち、複数の方向（前方、後方、上方、下方）に進行する蒸気が、基材Ｗの蒸着面Ｓへの蒸着に寄与する。つまり、複数の方向に進行する蒸気が、蒸着に寄与する。よって、蒸着材料の収率をより一層向上させることができる。

（第五実施形態）
次に、第五実施形態に係る蒸着装置について説明するが、第五実施形態に係る蒸着装置は、フィラメント型ヒータの形状、反射板の配置及び形状において上記第一実施形態と異なり、その他の構成は上記第一実施形態と同様である。従って、相違点を中心に説明し、その他の構成についての説明は省略する。

本実施形態では、フィラメント型ヒータとして、コイルフィラメント型ヒータが用いられる。図１１は、本実施形態で用いるコイルフィラメント型ヒータ４Ａの正面図である。このコイルフィラメント型ヒータ４Ａは、線状の発熱体を折り曲げることによって円柱形状に形成される収容部４１Ａと、円柱形状の収容部４１Ａの一方の端部に接続された第一直線部４２Ａと、円柱形状の収容部４１Ａの他方の端部に接続された第二直線部４３Ａを有する。収容部４１Ａ内に、蒸着材料が収容される。

また、このコイルフィラメント型ヒータ４Ａは、円柱形状の収容部４１Ａの中心軸方向が、幅方向に平行になるように、真空槽２内に配設される。そして、第一直線部４２Ａが電源５のプラス端子５ａに接続され、第二直線部４３Ａが電源５のマイナス端子５ｂに接続される。

また、本実施形態においては、上記のような形状のコイルフィラメント型ヒータ４Ａに反射板６Ｅが取り付けられる。図１２は、反射板６Ｅが取り付けられたコイルフィラメント型ヒータ４Ａを示す図であり、図１２（ａ）が前方から見た正面図、図１２（ｂ）が図１２（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。図１２（ｂ）において、左右方向が前後方向であり、右方が前方、左方が後方である。図１２に示すように、反射板６Ｅは、背面板６１Ｅ及び接続部６２Ｅを有する。

背面板６１Ｅは、コイルフィラメント型ヒータ４Ａの収容部４１Ａの後方に配設されており、その外形形状は、正面視にて矩形形状である。また、背面板６１Ｅの一部に切り込みＬが形成されており、切り込まれた部分が押し出されることにより、接続部６２Ｅが形成される。

接続部６２Ｅは、図１２（ｂ）に示すように、背面板６１Ｅから前方に延設された第一部分６２１Ｅと、第一部分６２１Ｅの先端（前方端）から下方に延設した第二部分６２２Ｅとを備え、図１２（ｂ）に示す方向から見て断面鉤型状（Ｌ字状）に形成される。この接続部６２Ｅは、その第一部分６２１Ｅが収容部４１Ａの上面に接触し且つ第二部分６２２Ｅが収容部４１Ａの前方面に接触するように、収容部４１Ａに掛けられる。接続部６２Ｅが収容部４１Ａに掛けられることにより、接続部６２Ｅを介して背面板６１Ｅがコイルフィラメント型ヒータ４Ａに接続されるとともに背面板６１Ｅが収容部４１Ａの後方位置にて収容部４１Ａに保持され、且つ、コイルフィラメント型ヒータ４Ａからの熱が背面板６１Ｅに伝達される。

上記構成の反射板６Ｅを備える蒸着装置において、収容部４１Ａ内で蒸着材料Ｖから発生した蒸気のうち、前方に進行した蒸気は基材Ｗの蒸着面Ｓに接触し、蒸着面Ｓにより冷却されてその位置にて凝固する。また、後方に進行した蒸気は、収容部４１Ａの後方に配置された反射板６Ｅの背面板６１Ｅに接触して反射され、或いは背面板６１Ｅにて再蒸発されて、進行方向を転じる。そして、前方に向かい、基材Ｗの蒸着面Ｓに接触し、蒸着面Ｓにより冷却されてその位置にて凝固する。蒸着面Ｓに凝固した微小の固体粒子が蒸着面Ｓに均一に蒸着することにより、蒸着面Ｓに薄膜が成膜される。

このように、蒸着材料Ｖから生じた蒸気のうち、基材に向かう方向（前方）に進行する蒸気及び基材に向かう方向とは反対方向（後方）に進行する蒸気が、基材Ｗの蒸着面Ｓへの蒸着に寄与する。つまり、複数の方向に進行する蒸気が、蒸着に寄与する。よって、蒸着材料の収率を向上させることができる。

（実施例１）
タングステン製のバスケットフィラメント型ヒータの収容部内に固体インジウムを収容した。また、収容部内であって固体インジウムの後方位置に第一実施形態に係る反射板６Ａ（材質：モリブデン）を配設した。そして、縦型真空蒸着装置を用いて樹脂製の基材の表面（蒸着面）にインジウム薄膜を蒸着した。
（実施例２）
タングステン製のバスケットフィラメント型ヒータの収容部内に固体インジウムを収容した。また、第二実施形態に係る反射板６Ｂ（材質：モリブデン）をバスケットフィラメント型ヒータに取り付けた。そして、縦型真空蒸着装置を用いて樹脂製の基材の表面（蒸着面）にインジウム薄膜を蒸着した。
（実施例３）
タングステン製のバスケットフィラメント型ヒータの収容部内に固体インジウムを収容した。また、第二実施形態に係る反射板６Ｂ（材質：タングステン）をバスケットフィラメント型ヒータに取り付けた。そして、縦型真空蒸着装置を用いて樹脂製の基材の表面（蒸着面）にインジウム薄膜を蒸着した。
（実施例４）
タングステン製のバスケットフィラメント型ヒータの収容部内に固体インジウムを収容した。また、第二実施形態に係る反射板６Ｂ（材質：タンタル）をバスケットフィラメント型ヒータに取り付けた。そして、縦型真空蒸着装置を用いて樹脂製の基材の表面（蒸着面）にインジウム薄膜を蒸着した。
（実施例５）
タングステン製のバスケットフィラメント型ヒータの収容部内に固体インジウムを収容した。また、第三実施形態に係る反射板６Ｃ（材質：モリブデン）をバスケットフィラメント型ヒータに取り付けた。そして、縦型真空蒸着装置を用いて樹脂製の基材の表面（蒸着面）にインジウム薄膜を蒸着した。
（実施例６）
タングステン製のバスケットフィラメント型ヒータの収容部内に固体インジウムを収容した。また、第四実施形態に係る反射板６Ｄ（材質：モリブデン）をバスケットフィラメント型ヒータに取り付けた。そして、縦型真空蒸着装置を用いて樹脂製の基材の表面（蒸着面）にインジウム薄膜を蒸着した。
（比較例１）
タングステン製のバスケットフィラメント型ヒータの収容部内に固体インジウムを収容し、反射板を配設することなく、縦型真空蒸着装置を用いて樹脂製の基材の表面（蒸着面）にインジウム薄膜を蒸着した。
（実施例７）
タングステン製のコイルフィラメント型ヒータの収容部内に固体インジウムを収容した。また、第五実施形態に係る反射板６Ｅ（材質：モリブデン）をコイルフィラメント型ヒータに取り付けた。そして、縦型真空蒸着装置を用いて樹脂製の基材の表面（蒸着面）にインジウム薄膜を蒸着した。
（比較例２）
タングステン製のコイルフィラメント型ヒータの収容部に固体インジウムを収容し、反射板を配設することなく、縦型真空蒸着装置を用いて樹脂製の基材の表面（蒸着面）にインジウム薄膜を蒸着した。

表１に、各例において、使用するフィラメント型ヒータの種類、反射板の有無、反射板の形態及び配置、並びに材質を示す。なお、表１に示す反射板の形態及び配置には、その反射板の形態及び配置が表されている上述の実施形態の番号及び図面が示される。また、上記各例において、使用した縦型真空蒸着装置は、新明和工業株式会社製の型式ＶＲＤ５００ＡＤＰ１である。また、各例において、成膜条件（成膜時間、真空槽内の真空度、フィラメント型ヒータの加熱温度、等）は、同じである。

また、各例にて成膜されたインジウム薄膜の膜厚を、水晶振動式膜厚計（インフィコン株式会社製：ＸＴＣＳ−１０００）を用いて測定した。そして、各例における膜厚比を算出した。ここで、膜厚比とは、比較例において測定した膜厚を１００とした場合における実施例において測定した膜厚の比である。また、実施例１〜６については、比較例１の膜厚を１００とした場合における膜厚比を算出し、実施例７においては、比較例２の膜厚を１００とした場合における膜厚比を算出した。また、各例において、成膜中の基材表面（蒸着面）の温度を、接触式温度計（理化工業株式会社製：ＤＰ−５００）を用いて測定した。表２に、各例にて算出した膜厚比及び基材表面温度の測定結果を示す。

表２からわかるように、いずれの実施例においても、比較例に対して１．５倍以上の厚さの薄膜が成膜されていることがわかる。このことから、本実施形態において、反射板を設けたことによって、蒸着材料の収率を向上できることがわかる。

また、本実施形態によれば、反射板がフィラメント型ヒータの熱で加熱されているが、もし反射板の熱が基材に伝わって基材が過剰に加熱されると、基材が熱劣化を起こす虞がある。特に、反射板が基材に近い位置に配設されている場合、反射板の熱で基材が熱劣化を起こす可能性が高い。例えば特許文献１及び特許文献２のように、蒸着材料から基材に至る空間を取り囲むように加熱された反射板（防着板）が配置されている場合、すなわち、基材から見て蒸着材料の前方に加熱された反射板が配設されている場合には、反射板の熱により基材が加熱して熱変形を起こす虞がある。この点に関し、本実施形態においては、加熱された反射板は、蒸着材料の後方、すなわち蒸着材料から見て基材から遠ざかる位置に配設されている。言い換えれば、本実施形態においては、加熱された反射板は、基材から見て蒸着材料の前方には配設されていない。このため、反射板の熱が基材に伝達され難い。それ故に、表２に示すように、各例において、成膜中の基材表面温度は、５０℃〜６０℃程度であり、一般的な樹脂基材の熱変形温度以下である。このため、反射板の熱による基材の熱劣化を効果的に防止することができる。

以上、本発明の様々な実施形態及び実施例について説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるべきものではない。例えば、上記各実施例においては、フィラメント型ヒータとしてバスケットフィラメント型ヒータ及びコイルフィラメント型ヒータを用いたが、線状の発熱体により構成され且つ線状の発熱体が折り曲げられることによって形成された収容部を有するフィラメント型ヒータであれば、本発明に適用することができる。また、上記各実施例においては、フィラメント型ヒータの材質がタングステンであるが、ヒータとして利用できるその他の材質によりフィラメント型ヒータを構成することもできる。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。

１…縦型蒸着装置、２…真空槽、３…保持部、４…バスケットフィラメント型ヒータ、４Ａ…コイルフィラメント型ヒータ、４１，４１Ａ…収容部、４２，４２Ａ…第一直線部、４３，４３Ａ…第二直線部、５…電源、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ…反射板、６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄ，６１Ｅ…背面板、６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄ，６２Ｅ…接続部、６２１Ｅ…第一部分、６２２Ｅ…第二部分、６３Ｄ…上板、６４Ｄ…下板、Ｓ…蒸着面、Ｖ…蒸着材料、Ｗ…基材

Claims

基材を保持する保持部と、
通電することにより発熱する線状の発熱体により構成され、前記線状の発熱体を折り曲げることにより蒸着材料を収容することができるように形成された収容部を有し、前記保持部に保持されている前記基材に対して水平方向に所定の距離だけ離間して前記収容部が位置するように配設されたフィラメント型ヒータと、
前記保持部に保持されている前記基材から見て、前記収容部に収容されている前記蒸着材料の後方に配設されるとともに、前記フィラメント型ヒータから熱が伝達されるように構成された反射板と、
を備え、
前記反射板が前記収容部内に配設されている、蒸着装置。
請求項１に記載の蒸着装置において、
前記収容部は、前記線状の発熱体を螺旋状に巻回することにより、その外形形状が下に凸の円錐形状となるように形成され、
前記反射板は、半円錐形状に形成されていて、下に凸となるように前記収容部内に配設されている、蒸着装置。