JPH02294471A - 移動基板の表面上に層を形成する方法およびこれに使用する真空蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は移動する基板の近くで蒸発源物質を蒸発させる
ことにより、前記基板の表面上に、該基板表面の全体に
わたって厚さ分布を有する層を形成する方法に関するも
のである。

また、本発明は真空室、蒸発源物質を蒸発温度に加熱す
るために前記真空室内に設けられた手段および基板を前
記蒸発源物質に対してある経路に沿って移動させる手段
を具え、複数個の移動する基板上に少くとも１個の蒸発
源物質から蒸着層を形成させるための真空蒸着装置に関
するものである。

このような方法および装置はなかんずく投射型カラーテ
レビジョン用陰極線管の製造に使用される。

（背景技術） 上述の方法および上述の真空蒸着装置は米国特許第４８
０４８８４号明細書から既知である。米国特許第４８０
４８８４号明細書はガラスパネルと発光スクリ一ンとの
間に多層干渉フィルタを有する投射型カラーテレビジョ
ン用陰極線管に使用する干渉フィルタの製造方法を開示
している。このようなフィルタによってなかんずく発光
輝度の著しく高い陰極線管が得られる。

このような干渉フィルタは、代表的な例においては、そ
れぞれ高い屈折率および低い屈折率を有する物質の交互
層から成る。これらの層は蒸着によりガラスフェースプ
レートの内側表面上に形成するのが好ましい。

このようなフィルタの多量生産は、蒸発させる蒸発源物
質、この蒸発源物質を加熱する手段、および多数のガラ
スフェースプレートを保持するのに適したドーム型取付
具を収容する真空室内で行われる。これらのフェースプ
レートは複数個の列に配列され、各列はドームの回りに
円を形成しているので、各フェースプレートはいずれも
蒸発源物質からほぼ等距離に位置する。

堆積処理中にドームを回転させて堆積物質がフェースプ
レート全体の上に均一に分布するのを助ける。フェース
プレートは蒸発源とフェースプレートとの間に設けられ
た１個または２個以上の静止ドッジャ（ｄｏｄｇｅｒ）
の後方を通過する。これらの静止ドッジャは層の厚さが
フェースプレートの端縁に向って増加するように構成さ
れ、この結果厚さ分布が均一である場合より大きい輝度
の増加が得られる。

層の厚さはフェースプレートの中心からすべての方向に
おいて増加するのが好ましい。しかし、不幸なことには
、上述のような構成はフェースプレートの移動方向に垂
直な方向の厚さ分布を制御するのに使用できるにすぎな
い。米国特許第４８０４８８４号明細書にはさらに、径
方向の均一な厚さ分布を達成できる方法が開示されてい
る。このいわゆる「プラネタリー」法では、各フェース
プレートを該フェースプレートの表面に垂直な軸の回り
に回転させ、蒸発源をこの軸から離して配置する。

しかし、装置が複雑になるほか、回転プレートがドーム
内において静止プレートより著しく広い空間を必要とす
る。従って、装置の処理量が著しく少くなる。また、パ
ネルが囲まれている場合には、プラネタリー駆動は円対
称プレートすなわち「ディスク」の場合に適しているに
すぎず、長方形プレートには適さない。

従って、本発明の目的は、基板をその表面に垂直な軸の
回りに回転させる必要なしに、基板の移動方向に移動す
る基板上における蒸着層の厚さ分布を制御することにあ
る。

本発明は一つの面においては、冒頭に記載した移動基板
の表面上に層を形成する方法において、蒸発源と基板と
の間に配置された少くとも１個のドッジャを前記基板の
移動方向に垂直で前記基板表面に実質的に平行な軸の回
りに回転させて、前記ドッジャの回転中に前記基板を前
記蒸発源から少くとも部分的に遮蔽したり、前記蒸発源
に少《とも部分的に曝すことを特徴とする。

本発明方法の好適例においては、回転ドッジャを、基板
の移動方向に垂直な方向における堆積層の厚さ分布を制
御するのに使用される少くとも１個の固定ドッジャと併
用する． 本発明は他の面においては、冒頭に記載した真空蒸着装
置において、蒸発源物質と基板の経路との間に回転自在
に取付けられた少《とも１個のドッジャを具え、該ドッ
ジャは基板の移動方向に垂直でかつ基板の平面に実質的
に平行な回転軸を有し、さらに、基板が少くとも部分的
にドツジャの後方に来た際にドッジャを回転させて、ド
ツジャの回転中に基板を少くとも部分的に蒸発源物質か
ら遮蔽したり、少くとも部分的に蒸発源物質に曝す手段
を具えることを特徴とする。

本発明装置の好適例においては、基板を移動させ把手段
は回転自在に取付けられたドーム形取付具を具え、該取
付具は複数個の基板を１個又は２個以上の円形の列に保
持しかつこれらの円形の列に配置された基板を蒸発源の
上方で移動させるのに適したものである。

回転自在なドッジャを蒸発源物質と基板の経路との間に
取付けられた少くとも１個の固定ドツジャと併用するこ
とでき、固定ドッジャと回転自在なドッジャとは基板が
蒸発源の回りを移動してい？間に異なる時点においてこ
れらのドッジャが基板を遮蔽するように互に離間して設
ける．（実施例） 次に本発明を図面を参照して例について説明する。

第ｌ図は従来の蒸着装置における蒸発源物質と基板と固
定ドッジャとの位置的関係を示す。ドーム形取付具１は
基板２および３を蒸発源物質７および８からほぼ等距離
の位置に保持する。取付具１は軸４の回りを回転する。

固定ドッジャ５および６はそれぞれ基板２および３を、
回転する取付具によって基板がドッシャの後方にもたら
されるたびに、蒸発源物質の蒸気経路から遮蔽する。

本発明の意図する分野では、基板は投射型テレビジョン
用陰極線管のガラスフェースパネルであり、蒸発源物質
は普通ケイ素およびチタン又はタンタルの酸化物であり
、これらの酸化物は基板の内側表面に交互層として堆積
させる。あとで酸化を完結させてそれぞれ低屈折率およ
び高屈折率を有する交互のＳｉＯ■又はＴａ．Ｏ，層か
らなる干渉フィルタを形成する。

この分野では、フェースプレートの全域におけるフィル
タ層の厚さ分布を制御することができると、光量のよう
な投射管の或る作動特性を投射光学系に対して最適にす
ることができる。

厚さ分布を或る程度制御することは第１図に示すドッジ
ャ５および６のような固定ドッジャを使用することによ
り可能である。第２図は蒸発源物質の位置から見たドッ
ジャ５と基板３との関係を示す。基板３はガラスフェー
スプレートで、これは長方形である。フェースプレート
の長袖は普通主軸と呼ばれ、第２図ではＹ軸に相当する
．短軸は副軸（＋ｍｉｎｏｒ　ａｘｉｓ）であり、第２
図におけるＸ軸に相当し、これは取付具１の回転によっ
て起る基板の円形移動路を示し、この円形移動路はこの
円の平面内で見たものである． ドッジャ６はＸ軸からの距離Ｙの関数として変化する幅
Ｗを有する．基板がドッジャの後方に移動した際に、基
板は蒸発源物質から遮蔽され、そうでない場合より少い
量の物質が基板上に堆積される。ドッジャがＹ軸に平行
なほぼまっすぐな側面を有している場合には、すべての
基板が同じ割合の時間の間遮蔽され、堆積層の分布は変
化しない。しかし、ドッジャの幅はＹの関数として変化
するので、基板の露出時間もＹ軸に沿って変化し、堆積
物の厚さも変化する。

どのような形状を有する静止ドッジャによっても、副軸
に沿った厚さを制御するのは不可能である。本発明にお
いては、副軸に沿った厚さを回転ドッジャによって制御
する。第３図は蒸発源物質の位置から見た配置を示し、
この配置においてドッジャ３０は蒸発源と基板２との間
に取付けられていて基板のＹ軸に平行なドッジャ３０の
縦軸に沿って回転する。第３図には幅Ｗの一定なドッジ
ャを示したが、最終の厚さ分布に良好に適合するようこ
の幅を変えることができる。

通常ドッジャは基板表面に垂直な開放位置にあり、蒸発
源からの蒸気は本質的に妨害を受けずに基板に接近する
ことができる。第３図に示すように、基板２の先端３０
ａがドッジャ３０を通過した際、ドッジャ３０は閉鎖位
置（第３ｂ図）まで回転してドッジャの後方の基板の中
央部を蒸気から遮蔽する．基板の後端３０ｂがドッジャ
に接近した際に、ドッジャは再度開放位置（第３ｃ図）
まで回転する。

基板の通過と同期させてドッジャを回転させる機械的配
置の代表的な例を第４図に示す。ドッジャ３０はカム３
１に取付けられ、カム３１は４個の突出フィンガ３１ａ
，３ｌｂ．３１ｃおよび３１ｄを具える。スタッド３２
および３３は取付具４０から下向きに突出する．基板２
が取付具４０によって運ばれてドッジャ３０を通過する
際に、カム３１のフィンガは逐次スタッド３２および３
３と掛合する．カムの１個のフィンガが１個のスタッド
と掛合するたびに、ドッジャが９０度回転する． ドッジャを回転させる機械的配置の他の例を第５図に示
す。この配置では、ドッジャ５０ばばね５ｌによって通
常の開放位置に保持される。基板５３が取付具５２によ
って運ばれてドッジャを通過する際に、カム５４はスタ
ッド５５と掛合し、ドッジャ５０を閉鎖位置まで回転さ
せる。スタッド５５がカム５４か？離脱した際に、ドッ
ジャ５０はばね５１によって回転して開放位置に戻る。

他の配置は従来技術におけると同じである。

スタッドおよびカムを適切に形成することにより、ドッ
ジャの開閉速度を制御し、これにより基板の中央部と端
縁部との間の区域における分布特性を制御することがで
きる。

このような配置によって達成される副軸に沿った厚さ分
布の代表的な例を第７図に示す。堆積層の厚さは副軸（
この場合にはＸ軸）にインチで表わした距離をとり、Ｙ
軸に中心厚さからの偏差パーセントをとってプロットし
た。３本の曲線を示したが、これらの曲線はすべて２列
に配列した２４個の基板を収容する１１００ｍｍ真空コ
ーティング装置内において２０個のＳｔｏｗ／ＴｉＯｚ
層からなるフィルタについて得た厚さ分布を示す．コレ
ットは３０ＲＰＭで回転させ、コーティング時間はＳｉ
Ｏ■については約１．５分／層とし、ＴｉＯｚについて
は約３分／層とした。曲線ｌは回転ドッジャを使用しな
いで得た厚さ分布を示し、曲線２および３は第５図に示
す装置と同様な装置で機械的に駆動される幅２５．４Ｍ
（１インチ）の回転ドッジャを２個使用した場合に得た
厚さ分布を示す． 本発明方法の実施に使用する適当な蒸着装置６０を第６
図に朱す。真空室６ｌは回転コレット６２を収容する。

コレット６２をシャフト７３によって支持させ、真空室
６１の外側に設けたモータ７４によって回転させる。コ
レット６２は真空室６ｌの内部に曝された表面を有する
少くとも１個の基仮６３を保持する．基板６３と蒸発源
６９．７０との間に回転ドッジャ６４を取付ける。蒸発
源６９および７０はそれぞれ別個のヒータ７ｌおよび７
２によって、代表的な例においては電子式加熱手段を使
用して蒸発温度まで加熱される。

さらに蒸着装置６０はドッジャを回転させるために駆動
連結器（ｄｒｉｖｅ　ｃｏｕｐｌｉＢ）６７によってド
ッジャ６４に連結されたモータ６５を具える．モータ６
５およびヒータ７１．７２はいずれもコンピュータ６８
によって制御される．この構成の一つの利点は、コンピ
ュータに適当な命令をインプットすることにより選定さ
れた速度範囲内の任意の１種の速度でドッジャを回転さ
せることができることである。厚さ分布はドッジャの回
転速度を制御することにより、あるいは層あたり高い分
解能を必要とするシステムの場合にはドッジャを開放位
置または閉鎖位置に保持する期間を制御することにより
、厚さ分布を制御することができる．他の利点は機械的
手段を使用することによって達成できるより全体的に円
滑にドッジャを回転させることができること、およびヒ
ータを所望の予定に従って自動的に制御できることであ
る。

１個のドッジャによって達成できる堆積層の厚さ分布に
対する補正程度には限界がある。第７図について説明し
た条件から、本発明に従ってドッジャを使用することに
より、基板端縁における最大厚さがこのようなドッジャ
を使用しない場合に得られる厚さより約１．７χ厚くな
ることが分る。１個のドッジャによって達成できるより
大きな補正を行うために、複数個の回転ドッジャを使用
できるのは勿論である． ドッジャの運動とコレットの運動とを同期させるために
他の手段を使用することができる。ドッジャはコレット
、コレット軸又はコレット駆動モータからベルト、チェ
ーン又は歯車列によって駆動させることができる。

層の厚さを基板の中央部から端縁部にかけて減少させる
のが望ましい場合には、ドッジャを通常開放位置に保持
する代りに通常閉鎖位置にすることができ、基板の中央
領域における閉鎖位置の代りに開放位置まで回転させる
ことができる。

本発明において使用する回転自在なドッジャは従来技術
の固定ドッジャと併用することができる．このような組
合せを使用する場合には、次の調整を一つ以上を行うこ
とにより、厚さ分布をＸおよびＹのほぼ任意の関数にす
ることができる：（ａ）固定ドッジャの形状を変える； （ｂ）回転自在なドッジャの長さに沿ってドッジャの幅
を変える； （Ｃ）ドッジャを駆動するカムおよびスタッドの形状を
変えるか、あるいは他の方法によってドッジ中の開閉速
度又はドッジャが開放位置又は閉鎖位置に保持される期
間を制御する； （ｄ）装置における固定ドッジャおよび／又は回転自在
なドッジャの数を変える．

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の蒸着装置における蒸発源物質と基板と固
定ドッジャとの位置的関係を示す略線回、第２図は第１
図の装置における蒸発源から見た基板とドッジャとの間
の位置的関係を示す略線図、第３図は本発明装置におけ
る蒸発源から見た基板と回転自在なドッジャとの間の位
置的関係を示す略線図、 第４図は本発明装置における基板および回転自在なドッ
ジャ並びに基板が回転自在なドッジャの後方を通過する
のと同期してドッジャを回転させる機械的手段の一例の
端面図、 第５図は本発明装置における基板および回転自在なドッ
ジャ並びに基板の通過と同期してドッジャを回転させる
機械的手段の他の例の端面図、第６図は回転自在なドッ
ジャを回転させるためのコンピュータ制御手段を具える
本発明装置の一例の略線図、 第７図は第５図に示す配置によって達成される主軸に沿
った厚さ分布の一例を示すグラフである．１・・・取付
具　　　　　　２．３・・・基板４・・・軸　　　　　
　　　５，６・・・ドッジャ７．８・・・蒸発源物質　
　　３０・・・ドッジャ３０ａ・・・基板の先端　　　
３０ｂ・・・基板の後端３１・・カム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、移動する基板の近くで蒸発源物質を蒸発させること
   により、前記基板の表面上に、該基板表面の全体にわた
   って厚さ分布を有する層を形成するに当り、 前記蒸発源と前記基板との間に配置された少くとも１個
   のドッジャを前記基板の移動方向に垂直で前記基板表面
   に実質的に平行な軸の回りに回転させて、前記ドッジャ
   の回転中に前記基板を前記蒸発源から少くとも部分的に
   遮蔽したり、前記蒸発源に少くとも部分的に曝すことを
   特徴とする移動基板の表面上に層を形成する方法。 ２、回転ドッジャを、基板の移動方向に垂直な方向にお
   ける堆積層の厚さ分布を制御するのに使用される少くと
   も１個の固定ドッジャと併用する請求項１記載の方法。 ３、基板の移動方向に垂直な回転自在なドッジャの側面
   を互に平行に配置し、かつドッジャの回転軸に平行に配
   置する請求項１又は２記載の方法。 ４、真空室、蒸発源物質を蒸発温度に加熱するために前
   記真空室内に設けられた手段および基板を前記蒸発源物
   質に対してある経路に沿って移動させる手段を具え、複
   数個の移動する基板上に少くとも１個の蒸発源物質から
   蒸着層を形成させるための真空蒸着装置において、 前記蒸発源物質と前記基板の経路との間に回転自在に取
   付けられた少くとも１個のドッジャを具え、該ドッジャ
   は基板の移動方向に垂直でかつ基板の平面に実質的に平
   行な回転軸を有し、 さらに、基板が少くとも部分的にドッジャの後方に来た
   際にドッジャを回転させて、ドッジャの回転中に基板を
   少くとも部分的に蒸発源物質から遮蔽したり、少くとも
   部分的に蒸発源物質に曝す手段を具える ことを特徴とする真空蒸着装置。 ５、基板を移動させる手段は回転自在に取付けられたド
   ーム形取付具を具え、該取付具は複数個の基板を１個又
   は２個以上の円形の列に保持しかつこれらの円形の列に
   配置された基板を蒸発源の上方で移動させるのに適した
   ものである請求項４記載の装置。 ６、少くとも１個の固定ドッジャが真空室内で蒸発源物
   質の位置と基板の経路との間に取付けられており、前記
   固定ドッジャは基板が蒸発源の回りを移動している間に
   異なる時点においてこれらのドッジャが基板を遮蔽する
   ように回転自在なドッジャから離間して設けられている
   請求項４又は５記載の装置。 ７、ドッジャを回転させる手段はドッジャに取付けられ
   た１個のカムおよび基板を移動させる手段に取付けられ
   該移動手段から突出する少くとも１個のスタッドを具え
   、基板がドッジャを通過した際にスタッドがカムと掛合
   し、ドッジャを回転させるように構成した請求項４〜６
   のいずれか一つの項に記載の装置。 ８、ドッジャを回転させる手段はモータ、ドッジャとモ
   ータとを連結する駆動手段およびモータを制御する手段
   を具える請求項４〜６のいずれか一つの項に記載の装置
   。 ９、モータが真空室の内側に取付けられている請求項８
   記載の装置。 １０、モータが真空室の外側に取付けられている請求項
   ８記載の装置。 １１、モータを制御する手段が蒸発源物質を加熱する手
   段も制御する請求項８記載の装置。