JP6762460B1

JP6762460B1 - 真空蒸着装置用の蒸着源

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Abstract

成膜対象物に対する蒸着方向を任意に設定することができて汎用性のある真空蒸着装置用の蒸着源を提供する。真空チャンバＶｃ内で成膜対象物Ｓｗに対して蒸着するための真空蒸着装置ＤＭ用の蒸着源ＥＳ１，ＥＳ２は、蒸着材料Ｅｍが充填される坩堝部６１を有する主筒体６と、蒸着材料より上方に位置する主筒体の部分に突設され、放出開口７５を有する副筒体７と、坩堝部内に充填される蒸着材料の加熱を可能とする加熱手段８ａとを備える。副筒体が放出開口の位相を変えて主筒体に着脱自在に取り付けでき、坩堝部の上面開口６１ａを開閉自在に閉塞する蓋体６２が設けられ、真空雰囲気中にて坩堝部の上面開口を蓋体で閉塞した状態で加熱手段により坩堝内の蒸着材料を加熱して蒸着材料を昇華または気化させ、昇華または気化した蒸着材料がその蒸気圧を保ちつつ副筒体に移送されて放出開口から放出されるように構成する。

Description

本発明は、真空チャンバ内で成膜対象物に対して蒸着するための真空蒸着装置用の蒸着源に関する。

例えば、樹脂製のシート状の基材は可撓性を有し、加工性も良いことから、その一方の面や両面に、真空雰囲気で所定の金属膜や酸化物膜等の所定の薄膜を単体または多層で成膜したり、エッチングや熱処理を施したりして電子部品や光学部品とすることが知られている。このような真空処理としての成膜処理を施す真空処理装置は例えば特許文献１で知られている。このものは、真空雰囲気の形成が可能な真空チャンバを備え、真空チャンバ内には、シート状の基材を繰り出す繰出ローラと、成膜済みの基材を巻き取る巻取ローラと、繰出ローラから繰り出されたシート状の基材を搬送するガイドローラとが設けられている。真空チャンバ内の底面にはまた、一対のガイドローラ間を水平搬送されるシート状の基材の部分に対向配置させて蒸着源が設けられている。

蒸着源は、蒸着材料を収容する直方体状の収容箱を備え、収容箱のシート状の基材の部分との対向面（即ち、鉛直方向の上面）には、スリット状の放出開口が設けられている（所謂ラインソース）。そして、収容箱内に蒸着材料を充填した後、真空雰囲気中にて加熱手段により収容箱内の蒸着材料を加熱して昇華または気化させ、この昇華または気化したものを真空チャンバ内との圧力差で放出開口から放出させ、シート状の基材の部分に付着、堆積させて所定の薄膜が蒸着される（所謂デポアップ式成膜）。

ところで、成膜対象物としてのシート状の基材の両面に同一の薄膜を夫々成膜（所謂両面成膜）する場合、上記従来例のものでは、その構造上、所謂デポダウン式の成膜には利用できない（言い換えると、成膜対象物に対する蒸着方向を実質的に変更することができない）。このため、両面成膜しようとすると、蒸着源の上方で一対のガイドローラ間を水平搬送される間にシート状の基材の一方の面に薄膜を成膜した後、その表裏を反転させ、再度、蒸着源の上方にシート状の基材を移送して他方の面に薄膜を成膜することなる。結果として、シート状の基材の表裏を反転させる機構や、追加の移送ローラが必要になり、これでは、真空蒸着装置の複雑化やコストアップを招来する。

特許第５５４３１５９号公報

本発明は、以上の点に鑑み、成膜対象物に対する蒸着方向を任意に設定することができて汎用性のある真空蒸着装置用の蒸着源を提供することをその課題とするものである。

上記課題を解決するために、真空チャンバ内で成膜対象物に対して蒸着するための本発明の真空蒸着装置用の蒸着源は、長手方向が鉛直方向に合致する姿勢で設置され、蒸着材料が充填される坩堝部を有する主筒体と、坩堝部内に充填される蒸着材料より上方に位置する主筒体の部分に突設され、放出開口を有する副筒体と、少なくとも坩堝部に充填される蒸着材料の加熱を可能とする加熱手段とを備え、副筒体が放出開口の位相を変えて主筒体に着脱自在に取り付けでき、坩堝部の上面開口を開閉自在に閉塞する蓋体が設けられ、真空雰囲気中にて坩堝部の上面開口を蓋体で閉塞した状態で加熱手段により坩堝部内の蒸着材料を加熱して蒸着材料を昇華または気化させ、蓋体を開放したときに、昇華または気化した蒸着材料がその蒸気圧を保ちつつ副筒体に移送されて放出開口から放出されるように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、成膜対象物に対して蒸着材料を供給しようとする方向（蒸着方向）に応じて、主筒体に、例えば、放出開口が鉛直方向上方に向く姿勢、放出開口が水平方向に向く姿勢、または、放出開口が鉛直方向下方に向く姿勢で副筒体が取り付けられる。そして、大気雰囲気中にて蓋体を開放した状態で成膜対象物に成膜しようとする薄膜に応じて選択される蒸着材料を坩堝部にその鉛直方向上方から充填する。坩堝部に蒸着材料が充填されると、坩堝部の上面開口を蓋体で閉塞し、真空雰囲気中にて加熱手段を作動させて坩堝内の蒸着材料を加熱する。

ここで、蒸着材料が気化性のものであるような場合には、蒸着材料が所定温度に達すると、坩堝部内の蒸着材料が液化し、坩堝部に充填された蒸着材料は、その蒸着材料が持つ蒸気圧曲線に従って上層部分から気化し始める。このとき、坩堝部内の圧力（蒸着材料の分圧）は、所定温度に対応した蒸気圧まで上昇し、蒸気圧律速で気化が抑制される熱的な平衡状態へ移行し、坩堝部内に充填されている蒸着材料の少なくとも上層部分が完全に液化する（このとき、加熱手段がシースヒータのような発熱体である場合、熱的な平衡状態に達した段階でそのヒータ出力は安定する）。この状態で蓋体を開放すると、真空雰囲気中に存する副筒体との分圧の差が平衡状態となるように、気化した蒸着材料はその蒸気圧を保ちつつ副筒体に移送（拡散）され、放出開口から真空雰囲気中に放出される。

このように本発明によれば、蒸着材料を加熱して昇華または気化させる部分（主筒体）と、昇華または気化した蒸着材料が移送されて放出される部分（副筒体）とを分ける（即ち、気体移送式の蒸着源とする）と共に、副筒体に設けられる放出開口の位相を変更できる構成を採用したため、所謂デポアップ式やデポダウン式など成膜対象物に対する蒸着方向を任意に設定することができ、汎用性に優れたものとなる。また、坩堝部の上面開口を蓋体で閉塞できる構成を採用したため、主筒体及び副筒体の内部雰囲気が坩堝部内の平衡状態を維持できない条件下では、蓋体の開放を行わないことが可能となり、主筒体及び副筒体の内部への蒸着材料の堆積を防止でき、坩堝部を加熱する加熱手段のみにて蒸気圧制御が可能となる。

ここで、例えば、成膜対象物が所定の幅を持つシート状の基材であるような場合、放出開口は、通常、一方向に長手のスリット状のもので構成されるが、主筒体から副筒体に移送された蒸着材料が放出開口から不均一に放出されたのでは、放出開口に対向する成膜対象物にその幅方向に膜厚分布の均一性よく成膜することができない。このとき、例えば蒸着材料の種類が変われば、放出開口から放出されるものの分布も変化することから、スリット状の放出開口から均一性よく蒸着材料が放出されるように蒸着源を構成しておく必要がある。本発明においては、前記副筒体内に、副筒体に移送された昇華または気化した蒸着材料を放出開口に導く分布孔が形成された分布板が挿設されることが好ましい。これによれば、分布板に形成される分布孔の形状や開口面積等を適宜設定すれば、スリット状の放出開口から均一性よく蒸着材料を放出させることができ、しかも、例えば蒸着材料の種類が変わったような場合には、分布孔の形状や開口面積の異なる分布板に取り換えればよく、汎用性に優れたものとなる。

本発明においては、前記加熱手段が前記副筒体内に設けられるシースヒータのような発熱体を更に備える構成を採用してもよい。これによれば、発熱体（発熱源）が副筒体内に有ることで、上述のように副筒体の壁面経由の伝熱方式に比べ熱効率が向上し産業上有利な構成となるばかりか、副筒体の内壁を蒸着材料の昇華温度または気化温度より高い温度に加熱しておくことで、副筒体に移送された蒸着材料が付着（堆積）することが確実に防止でき（所謂セルフクリーニング）、しかも、主筒体及び副筒体内における蒸着材料の蒸気圧の安定化を図ることができ、有利である。

本実施形態の蒸着源を備える真空処理装置の正面から視た断面図。図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。（ａ）は、本実施形態の蒸着源を拡大して示す断面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線に沿う断面図。蒸着源を拡大して示す平面図。蒸着源を真空処理室から取り外した状態の断面図。

以下、図面を参照して、成膜対象物をシート状の基材Ｓｗとし、真空雰囲気中でシート状の基材Ｓｗを走行させながら、シート状の基材Ｓｗの両面に成膜する場合を例に本発明の真空蒸着装置用の蒸着源の実施形態を説明する。以下においては、搬送ローラとしてのキャンローラの軸線方向が水平方向に一致する姿勢でキャンローラが真空チャンバＶｃ内に収容されているものとし、軸線方向をＸ軸方向、同一の水平面内でＸ軸に直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸に直交する鉛直方向をＺ軸方向とし、上、下といった方向は、真空蒸着装置の設置姿勢で示す図１を基準とする。

図１及び図２を参照して、本実施形態の蒸着源ＥＳ_１，ＥＳ_２を備える真空蒸着装置ＤＭは、中央の真空処理室Ｍｓと、第１及び第２の各搬送室Ｔｓ１，Ｔｓ２とを備える真空チャンバＶｃを備える。特に図示して説明しないが、真空処理室Ｍｓと各搬送室Ｔｓ１，Ｔｓ２とには、排気管を介してターボ分子ポンプ、ロータリーポンプ等で構成される真空ポンプユニットが接続され、真空雰囲気を形成できるようになっている。真空処理室Ｍｓは、直方体状の輪郭を持ち、互いに対向するＹ軸方向の側壁面を夫々開口したチャンバ本体としての第１チャンバ部１と、第１チャンバ部１の開口１１，１２をＯリング等の真空シールＳｖを介して密閉可能に夫々覆う隔壁としての第１及び第２の支持プレート２_１，２_２と、後述の拡張チャンバＥｃとで画成されている。この場合、第１及び第２の支持プレート２_１，２_２の上面及び下面の所定位置には、Ｙ軸方向に貫通する第１のねじ孔Ｓｈ_１が穿設され、また、第１チャンバ部１の開口１１，１２に第１及び第２の支持プレート２_１，２_２を取り付けたとき、第１のねじ孔Ｓｈ_１に対応する第１チャンバ部１の壁面部分には、第２のねじ孔Ｓｈ_２が穿設されている。そして、第１チャンバ部１の開口１１，１２への第１及び第２の支持プレート２_１，２_２の取付状態で、第１及び第２の各ねじ孔Ｓｈ_１，Ｓｈ_２に締結ボルトＦｂ_１，Ｆｂ_２を締結することで、真空シールＳｖが第１チャンバ部１の開口１１，１２の周囲に位置する壁面部分と第１及び第２の支持プレート２_１，２_２とに圧接した状態で両者を固定できるようになっている。

第１及び第２の支持プレート２_１，２_２の互いに配向する側には、第１及び第２の支持フレーム３_１，３_２が夫々取り付けられ、第１及び第２の支持プレート２_１，２_２のＺ軸方向に起立した姿勢が維持できるようにしている。第１の支持フレーム３_１の下面には、床面Ｆに敷設したレール部材Ｒｌに摺動自在に移動するスライダ３１が設けられ、第１チャンバ部１の開口１１からＹ軸方向一方（図２中、左側）に離間した退避位置と、第１チャンバ部１の開口１１を閉塞する密閉位置との間で移動自在となっている（図２参照）。第１チャンバ部１のＸ軸方向両側には、直方体状の輪郭を持ち、Ｙ軸方向他方の側壁面を開口したチャンバ本体としての第２チャンバ部４_１，４_２が夫々連設され、各搬送室Ｔｓ１，Ｔｓ２が、第２チャンバ部４_１，４_２と第１及び第２の支持プレート２_１，２_２とで画成されている。この場合、特に図示して説明しないが、上記と同様、第１及び第２の支持プレート２_１，２_２の上面及び下面の所定位置には、Ｙ軸方向に貫通する第１のねじ孔Ｓｈ_１が穿設され、また、第２チャンバ部４_１，４_２の開口１１，１２に第１及び第２の支持プレート２_１，２_２を取り付けたとき、第１のねじ孔Ｓｈ_１に対応する第２チャンバ部４_１，４_２の壁面部分には、第２のねじ孔Ｓｈ_２が穿設されている。そして、第２チャンバ部４_１，４_２の開口１１，１２への第１及び第２の支持プレート２_１，２_２の取付状態で、第１及び第２の各ねじ孔Ｓｈ_１，Ｓｈ_２に締結ボルトＦｂ_１，Ｆｂ_２を締結することで、図外の真空シールが第２チャンバ部４_１，４_２の開口１１，１２の周囲に位置する壁面部分と第１及び第２の支持プレート２_１，２_２とに圧接した状態で第２チャンバ部４_１，４_２を第１及び第２の支持プレート２_１，２_２に固定できるようになっている。

互いに向かい合う第１チャンバ部１と第２チャンバ部４_１，４_２のＸ軸方向に位置する側壁には、シート状の基材Ｓｗの通過を許容する透孔１３ａ，１３ｂ，４１，４２が夫々開設されると共に、第１チャンバ部１と第２チャンバ部４_１，４_２の両側壁間の隙間には、この隙間を通過するシート状の基材Ｓｗの部分を覆うようにしてロードロックバルブ５が設けられ、真空雰囲気中にて一貫してシート状の基材Ｓｗが搬送できると共に真空処理室Ｍｓと両搬送室Ｔｓ１，Ｔｓ２とを隔絶できるようにしている。なお、この種の真空処理装置に利用されるロードロックバルブ５としては公知のものが利用できるため、ここでは詳細な説明を省略する。

Ｘ軸方向一方（図１中、左側）に位置する第１の搬送室Ｔｓ１には、成膜前のシート状の基材Ｓｗが巻回される繰出ローラＷｒが設けられている。繰出ローラＷｒの回転軸Ｗａは、第２の支持プレート２_２に軸支され、真空チャンバＶｃ外に設けられるモータＭ１により回転駆動されるようになっている。第２の搬送室Ｔｓ２には、成膜済みシート状の基材Ｓｗを巻き取る巻取ローラＵｒが設けられている。巻取ローラＵｒの回転軸Ｕａもまた、第２の支持プレート２_２に軸支され、真空チャンバＶｃ外に設けられるモータＭ２により回転駆動されるようになっている。なお、第１及び第２の各搬送室Ｔｓ１，Ｔｓ２には、シート状の基材Ｓｗの搬送を案内する搬送ローラとしてのガイドローラＧｒが適宜設けられ、ガイドローラＧｒの回転軸Ｇａもまた第２の支持プレート２_２に夫々軸支されている。

真空処理室Ｍｓには、ガイドローラＧｒと、キャンローラＣｒとが設けられ、キャンローラＣｒの周囲を搬送される間にシート状の基材Ｓｗが冷却されるようになっている。ガイドローラＧｒとキャンローラＣｒとの回転軸Ｇａ，Ｃａもまた、第２の支持プレート２_２に軸支され、キャンローラＣｒは、真空チャンバＶｃ外に設けられるモータＭ３により回転駆動されるようになっている。そして、真空処理室Ｍｓ内に、Ｘ軸方向に水平搬送されるシート状の基材Ｓｗの両面に対して成膜処理を行うために本実施形態の２個の蒸着源ＥＳ_１，ＥＳ_２が設けられている。

図３及び図４も参照して、各蒸着源ＥＳ_１，ＥＳ_２は、同一構成を有し、主筒体６と副筒体７とを備える。この場合、第１の支持プレート２_１のＹ軸方向外側面には、各蒸着源ＥＳ_１，ＥＳ_２を設置しようとする位置や数に応じて拡張チャンバＥｃが連設されている。拡張チャンバＥｃの上部には、Ｚ軸方向下方に配置される開閉扉Ｅｄ１を有する材料充填室Ｆｓが設けられている。材料充填室Ｆｓには、特に図示して説明しないが、排気管を介してターボ分子ポンプ、ロータリーポンプ等で構成される真空ポンプユニットとベントバルブとが接続され、（真空チャンバＶｃに連通する）拡張チャンバＥｃと別個の真空雰囲気が形成できるようにしている（なお、拡張チャンバＥｃもまた、真空チャンバＶｃと別個の真空ポンプユニットにより真空排気できるように構成してもよい）。後述の坩堝部６１に蒸着材料Ｅｍを充填する場合には、材料充填室Ｆｓ内を大気開放した状態でその内部に蒸着材料Ｅｍを仕込み、その後に材料充填室Ｆｓを真空排気し、その内部が所定圧力に達すると、開閉扉Ｅｄ１と、後述の主筒体６用の開閉扉Ｅｄ２とを開放する。これにより、真空チャンバＶｃを大気開放することなく、後述の坩堝部６１に蒸着材料Ｅｍを充填できる。なお、公知の構造を持つ材料自動移送機構を設けて蒸着材料Ｅｍを投入するようにしてもよい。そして、拡張チャンバＥｃ内に、円筒形状の輪郭を持ち、その長手方向がＺ軸方向に合致する姿勢で各蒸着源ＥＳ_１，ＥＳ_２の主筒体６が配置されている。

主筒体６は、有底筒状の輪郭を持ち、そのＺ軸方向の下部には、所定の充填率で固体の蒸着材料Ｅｍが充填される坩堝部６１が設けられている。蒸着材料Ｅｍとしては、シート状の基材Ｓｗに成膜（蒸着）しようとする薄膜の組成に応じて適宜選択され、例えば、アルミニウム、リチウム、インジウム及びその合金などの金属材料や有機材料が用いられる。主筒体６の上面開口には開閉扉Ｅｄ２が設けられ、公知の構造の開閉扉Ｅｄ２を閉じると、主筒体６内を密閉できるようになっている。坩堝部６１にはまた、その上面開口６１ａを開閉自在に閉塞する蓋体６２が設けられている。この場合、主筒体６内には、アクチュエータ６３が設けられ、アクチュエータ６３により、蓋体６２をＺ軸方向に起立させた起立姿勢と、その上面開口６１ａを閉塞する水平姿勢（図３参照）との間で蓋体６２を揺動させると共に、水平姿勢のときに、蓋体６２を坩堝部６１に向けて押しつけ、蓋体６２と坩堝部６１との接触面圧を確保することができるようにしている（言い換えると、後述のように、蒸着材料Ｅｍの昇華または気化によりその内部圧力が上昇した時でも、蓋体６２と坩堝部６１との間のコンダクタンスを確保し、蒸着材料Ｅｍが主筒体６内へ不都合な漏洩が発生しないようにしている）。なお、このようなアクチュエータ６３としては公知のものが利用できるため、これ以上の説明は省略する。

主筒体６の外周面には、先端に取付フランジ６４ａを備える、Ｙ軸方向にのびる円筒
の分岐管部６４が突設され、開閉扉Ｅｄ２を閉じた状態では、主筒体６の内部雰囲気は、分岐管部６４のみが連通する対象となっている。分岐管部６４は、第１の支持プレート２_１に設けた透孔２１に挿通してその先端が真空処理室Ｍｓまで突出している。分岐管部６４のＺ軸方向の高さ位置は、少なくとも坩堝部６１内に充填される蒸着材料Ｅｍの上層部分より上方に位置するように設定されている。主筒体６内にはまた、加熱手段としてのシースヒータ８ａ（発熱体）が設けられ、シースヒータ８ａに図外の電源から通電することで、坩堝部６１内の蒸着材料Ｅｍだけでなく、主筒体６内の内面や蓋体６２をその全面に亘って加熱できるようにしている。

真空処理室Ｍｓ内に位置する副筒体７は、両端に取付フランジ６４ａに対応する取付フランジ７１，７２を備える円筒形状の輪郭を持ち、シート状の基材Ｓｗの幅より長くなるように定寸されている。そして、取付フランジ６４ａと、Ｙ軸方向一方の取付フランジ７１とを当接させた状態で、締結手段としてのボルトＢｏで両者を締結することで、主筒体６に副筒体７が着脱自在に取り付けられ、ホルダＨｄで位置決め支持されている。ホルダＨｄは、第１の支持プレート２_１の内壁に固定される基端ブロックＨｄ１と、基端ブロックＨｄ１で片持ち支持されてＹ軸方向にのびる２本の支柱部Ｈｄ２とを備え、各支柱部Ｈｄ２には、Ｙ軸方向に所定間隔で支持ブロックＨｄ３が設けられている。支持ブロックＨｄ３は副筒体７を点接触で支持するように構成され（即ち、位置決めはするが、自重以外の面圧が加わらないようにして）、接触による熱伝導が極小となるようになっている（図３（ｂ）参照）。ここで、上記点接触とは、自重による面圧により永久変形を発生させない程度とした支持面積とする設計思想をいう。通常は妥当な安全率を見込み、接触面積を決定し、熱抵抗を最大化する。抵抗増大を意図する意味で、支持ブロックを伝導率の低いセラミックとしてもよく、例えば金属に替え、汎用のアルミナ製ネジを支持ブロックとして利用することで、さらに熱伝導を下げることも可能である。加えて、主筒体６に副筒体７の周囲にリフレクタ（図示せず）を設け、接触熱伝導のみでなく放射熱伝導についても抵抗値を上昇させる構成とすることでより熱損失が少ない構成とすることがより望ましい。

主筒体６に対する副筒体７の固定方法は、上記に限定されるものではなく、例えば、クランプ等を用いることもできる。このとき、副筒体７をその孔軸（Ｙ軸に一致）回りに所定の角度だけ回転させて固定すれば、後述の放出開口７５の位相が任意に変更できるようになる。本実施形態では、第１の搬送室Ｔｓ１側に位置する蒸着源ＥＳ_１では、放出開口７５がＺ軸方向上方を向く姿勢とされ、第２の搬送室Ｔｓ２側に位置する蒸着源ＥＳ_２では、放出開口７５がＺ軸方向下方を向く姿勢とされる（図１参照）。Ｙ軸方向他方の取付フランジ７２には、副筒体７内を閉塞する蓋板７３が装着され、この蓋板７３が、後述の分布板７６を保持するようにしている。このとき、主筒体６と副筒体７の内部雰囲気は連通し、かつ、この内部雰囲気と外部との連通口は後述する放出開口７５以外には存在しない状態となる。また、蓋板７３と、Ｙ軸方向他方の取付フランジ７２とを当接させた状態で、締結手段としてのボルトＢｏで両者を締結することで、蓋板７３が着脱自在に取り付けられるようになっている。

副筒体７の外周面には、一方の取付フランジ７１からＹ軸方向に離間させてレーストラック状の輪郭を持つ突条７４が設けられると共に、突条７４で囲繞されるようにしてＹ軸方向に長手のスリット状の放出開口７５が開設されている。蒸着源ＥＳ_１，ＥＳ_２の取付状態では、放出開口７５が真空処理室Ｍｓ内で搬送されるシート状の基材Ｓｗの部分に対向するようになっている。副筒体７内にはまた、主筒体６から副筒体７に移送される、昇華または気化した蒸着材料Ｅｍが、放出開口７５に導かれる際に通過する分布孔７６ａが形成された分布板７６が挿設されている。分布板７６は、図４に示すように、放出開口７５を跨いで副筒体７のＹ軸方向略全長に亘ってのびる長さと、放出開口７５より広い幅（Ｘ軸方向の長さ）を有する。分布孔７６ａは、放出開口７５の直下に位置させて形成された単一の長孔で構成され、主筒体６側からそのＹ軸方向他方に設けて連続してその開口面積が増加するようにしてものである。開口面積の増加量は、シート状の基材Ｓｗに成膜したときのＹ軸方向（シート状の基材Ｓｗの幅方向）における膜厚分布を考慮して適宜設定される。

上記実施形態では、単一の長孔で分布孔７６ａを構成するものを例に説明するが、シート状の基材Ｓｗに成膜したときの膜厚分布を略均一にできるものであれば、これに限定されるものではなく、例えば、面積の異なる孔を複数個開設して構成することもできる。また、上記実施形態では、分布板７６を用いるものを例に説明するが、放出開口７５を主筒体６側からそのＹ軸方向他方に設けて連続してその開口面積が増加するようにして、分布板７６を省略することもできる。更に、副筒体７内には、加熱手段としてのシースヒータ８ｂ（発熱体）が設けられ、シースヒータ８ｂに図外の電源から通電することで、副筒体７の内面や分布板７６表面をその全面に亘って加熱できるようにしている。本実施形態では、副筒体７内にシースヒータ８ｂを設けているが、坩堝部６１内の蒸着材料Ｅｍを加熱するときに放射や伝熱で主筒体６や副筒体７が十分に加熱できるのであれば、これを省略することもできる。

上記真空蒸着装置ＤＭにて、シート状の基材Ｓｗを走行させながら、シート状の基材Ｓｗの両面に成膜する場合、先ず、上述のように材料充填室Ｆｓ内に仕込み、開閉扉Ｅｄ１，Ｅｄ２を開け、アクチュエータ６３により蓋体６２を起立姿勢にした状態で、各蒸着源の各蒸着源ＥＳ_１，ＥＳ_２の坩堝部６１に所定の充填率で蒸着材料Ｅｍを充填する。このとき、真空チャンバＶｃの一方の搬送室Ｔｃ１には、繰出ローラＷｒにシート状の基材Ｓｗが巻回され、その先端部が、真空処理室Ｍｓ内の各ガイドローラＧｒ及びキャンローラＣｒに夫々巻き掛けられた後、他方の搬送室Ｔｃ２に案内され、ガイドローラＧｒを経て巻取ローラＵｒに取り付けられ、この状態で真空処理室Ｍｓ及び両搬送室Ｔｓ１，Ｔｓ２が所定圧力まで真空排気された待機状態となっている。

蒸着材料Ｅｍを充填した後、蓋体６２を水平姿勢にすると共に開閉扉Ｅｄ１，Ｅｄ２を夫々閉じる。そして、各拡張チャンバＥｃ内が所定圧力に達すると、シースヒータ８ａ，８ｂに通電されて坩堝部６１を含む各蒸着源ＥＳ_１，ＥＳ_２の主筒体６と副筒体７とが加熱される。ここで、蒸着材料Ｅｍが気化性の材料であるような場合には、蒸着材料Ｅｍが所定温度に達すると、坩堝部６１内の蒸着材料Ｅｍが液化し、坩堝部６１に充填された蒸着材料Ｅｍは、その蒸着材料Ｅｍが持つ蒸気圧曲線に従って上層部分から気化し始める。このとき、坩堝部６１内の圧力（蒸着材料Ｅｍの分圧）は、所定温度に対応した蒸気圧まで上昇し、蒸気圧律速で気化が抑制される熱的な平衡状態へ移行し、坩堝部６１内に充填されている蒸着材料Ｅｍが液化する（シースヒータ８ａの通電電流（ヒータ出力）が安定する）。

次に、モータＭ１〜Ｍ３を回転駆動して、シート状の基材Ｓｗを一定の速度で走行させると共に、アクチュエータ６３により蓋体６２を起立姿勢にする。すると、真空雰囲気中の真空処理室Ｍｓ内に存する副筒体７との分圧の差が平衡状態となるように、気化した蒸着材料Ｅｍはその蒸気圧を保ちつつ主筒体６を経て副筒体７に移送（拡散）され、分布板７６により放出開口７５へと導かれて、放出開口７５から真空雰囲気中に放出される。このとき、蒸着源ＥＳ_１では、放出開口７５を上向きとしているため、デポアップでシート状の基材Ｓｗの一方の面に成膜される。そして、キャンローラＣｒの周囲を搬送される間でシート状の基材Ｓｗが一旦冷却され、次に、蒸着源ＥＳ_２では、放出開口７５を下向きとしているため、デポダウンでシート状の基材Ｓｗの他方の面に成膜される。両面に成膜されたシート状の基材Ｓｗは、他の搬送室Ｔｓ２へと搬送されて巻取ローラＵｒに巻き取られ、他の搬送室Ｔｃ２を大気開放した後、成膜処理済みのシート状の基材Ｓｗが回収される。

なお、成膜処理済みのシート状の基材Ｓｗを回収した後（即ち、生産終了後）に、次の生産に向けて、作業者が、蒸着材料Ｅｍの種類の変更に伴う分布板７６の交換、副筒体７のクリーニングやシースヒータ８ａ，８ｂの交換といったメンテナンスを実施する場合、第１の支持プレート２_１と第１チャンバ１とを互いに締結する締結ボルトＦｂ_１の全てを取り外す。そして、真空チャンバＶｃを大気開放した後、スライダ３１を介して、支持フレーム３_１をＸ軸方向一方に移動させる（図５参照）。これにより、真空処理室Ｍｓから離間した広い空間に副筒体７を取り出すことができ、メンテナンスの作業性を向上することができる。

以上によれば、蒸着材料Ｅｍを加熱して昇華または気化させる部分（主筒体６）と、昇華または気化した蒸着材料Ｅｍが移送されて放出される部分（副筒体７）とを分ける（即ち、気体移送（拡散）式の蒸着源ＥＳ_１，ＥＳ_２とする）と共に、副筒体７に設けられる放出開口７５の位相を変更できる構成を採用したため、所謂デポアップ式やデポダウン式などシート状の基材Ｓｗに対する蒸着方向を任意に設定することができ、汎用性に優れたものとなる。また、副筒体７に、蓋板７３に固定される分布板７６を挿設するようにしたため、分布板７６に形成される分布孔７６ａの形状や開口面積等を適宜設定すれば、スリット状の放出開口７５から均一性よく蒸着材料Ｅｍを放出させることができ、しかも、例えば蒸着材料Ｅｍの種類が変わったような場合には、分布孔７６ａの形状や開口面積の異なる分布板７６に取り換えればよく、汎用性に優れたものとなる。

更に、発熱体（発熱源）８ｂが副筒体７内に有ることで、上述のように副筒体７の壁面経由の伝熱方式に比べ熱効率が向上し産業上有利な構成となるばかりか、副筒体７の内壁やその内部に設けた分布板７６などの部品を蒸着材料Ｅｍの昇華温度または気化温度より高い温度に加熱しておくことで、副筒体７に移送された蒸着材料Ｅｍが付着（堆積）することが確実に防止でき（所謂セルフクリーニング）、しかも、主筒体６及び副筒体７内における蒸着材料Ｅｍの蒸気圧の安定化を図ることができ、有利である。また、蒸着材料Ｅｍの再補充に際しては、真空チャンバＶｃを大気雰囲気に戻すといった操作を不要にできるため、生産性を向上することもできる。尚、発熱体８ｂとして、シースヒータ以外の公知のものを用いることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。上記実施形態では、成膜対象物をシート状の基材Ｓｗとしたが、これに限定されるものではなく、矩形の基板に対する成膜にも本発明の蒸着源ＥＳ_１，ＥＳ_２は利用でき、そのときには、基板の姿勢に応じて、放出開口７５が鉛直方向上方に向く姿勢、放出開口７５が水平方向に向く姿勢、または、放出開口７５が鉛直方向下方に向く姿勢とすることができる。但し、坩堝部６１は、その物理的特性からＺ軸方向で鉛直を保つことが好ましい。これは、充填効率及び蒸着時の蒸着材料Ｅｍの気液界面における面積の変動を抑える構成とするためである。また、キャンローラＣｒで巻き掛けられたシート状の基材Ｓｗの部分（即ち、冷却されている部分）に対して成膜するとき、副筒体７のＹ軸の軸線をＸ−Ｚ平面上に設定し、放出開口７５をＹ軸回りに回転させてキャンローラＣｒに対向する位置に向ければよい（この場合、主筒体６のＺ軸の軸線は鉛直を保つようにする）。なお、キャンローラＣｒの回転軸線が水平ではない（Ｘ−Ｚ平面に対して回転軸線が垂直でない）場合は、放出開口７５をキャンローラＣｒに添わせるように副筒体７の軸線を傾斜させるように設定すればよい。他方、成膜時にシート状の基材Ｓｗの冷却が必要な場合には、図１に示す真空蒸着装置ＤＭにおいて、シート状の基材Ｓｗの成膜面と背向する側で蒸着源ＥＳ_１，ＥＳ_２の各放出開口７５に対峙させて冷却ローラや冷却パネル（図示せず）を配置すればよい。

ＤＭ…真空蒸着装置、Ｅｃ…拡張チャンバ、Ｅｍ…蒸着材料、ＥＳ_１，ＥＳ_２…蒸着源、Ｓｗ…シート状の基材（成膜対象物）、Ｖｃ…真空チャンバ、６…主筒体、６１…坩堝部、６１ａ…上面開口、６２…蓋部、７…副筒体、７５…放出開口、７６…分布板、７６ａ…分布孔、８ａ…シースヒータ（加熱手段）、８ｂ…シースヒータ（発熱体）。

Claims

真空チャンバ内で成膜対象物に対して蒸着するための真空蒸着装置用の蒸着源において、
長手方向が鉛直方向に合致する姿勢で設置され、蒸着材料が充填される坩堝部を有する主筒体と、坩堝部内に充填される蒸着材料より上方に位置する主筒体の部分に突設され、放出開口を有する副筒体と、少なくとも坩堝部に充填される蒸着材料の加熱を可能とする加熱手段とを備え、
副筒体が放出開口の位相を変えて主筒体に着脱自在に取り付けでき、
坩堝部の上面開口を開閉自在に閉塞する蓋体が設けられ、
真空雰囲気中にて坩堝部の上面開口を蓋体で閉塞した状態で加熱手段により坩堝部内の蒸着材料を加熱して蒸着材料を昇華または気化させ、蓋体を開放したときに、昇華または気化した蒸着材料がその蒸気圧を保ちつつ副筒体に移送されて放出開口から放出されるように構成したことを特徴とする真空蒸着装置用の蒸着源。
請求項１記載の真空蒸着装置用の蒸着源であって、前記放出開口が一方向に長手のスリット孔で構成されるものにおいて、
前記副筒体内に、副筒体に移送された昇華または気化した蒸着材料を放出開口に導く分布孔が形成された分布板が挿設されることを特徴とする真空蒸着装置用の蒸着源。
前記加熱手段が前記副筒体内に設けられる発熱体を更に備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の真空蒸着装置用の蒸着源。