JPH0238562A - シャッタ装置および該シャッタ装置を用いた真空蒸着装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、シャッタ機構およびシャッタ機構を備えた
真空蒸着装置に関する。

（従来の技術） 真空蒸着装置において、蒸発物質の飛翔経路を遮断する
ためにシャッタ機構を用いる。この種のシャッタ機構に
おいて、単板状のシャッタブレードが二位置間を揺動変
位して前記飛翔経路を遮断ないしは開放し、とくに蒸着
終了タイミングを厳密に規定するものがある。このシャ
ッタ機構は、第５図に示すように、ベース３０に立設し
たブラケット３１にシャッタアーム３２を上下揺動自在
に支持し、シャッタアーム３２をばね３３で作動姿勢に
揺動付勢するとともに、ベース３０上に固定した電磁石
３４でシャッタアーム３２をばね３３に抗して待機姿勢
に切換え操作できるように構成したものである。シャッ
タアーム３２はブラケット３１に対してベアリング３５
と軸３６を介して支持されており、その揺動先端に蒸発
物質の飛翔経路Ｐを遮断するシャッタブレード３７を備
えている。

図外のワークに対して蒸着を行うときは、シャッタアー
ム３２を電磁石３４で吸着して、シャッタブレード３７
を蒸発物質の飛翔経路Ｐから退避させておく。そして、
蒸着量が所定値に達すると、電磁石３４を消勢してばね
３３の張力によってシャッタアーム３２を想像線で示す
ように揺動させ、前記飛翔経路Ｐをシャッタブレード３
７で遮断する。

（発明が解決しようとする課題） 前述のように上記のシャッタ機構は、蒸着物質のワーク
への付着量を厳密に制御するために使用される。例えば
、水晶振動子の形成過程において、水晶の表面に銀を蒸
着し、その発振周波数を所定値に調整する際に用いられ
、蒸着量が所定値に達するのと同時に、蒸発物質の飛翔
経路をシャッタブレードで遮断して蒸着を停止させるの
である。

このように、蒸発物質の供給制御を厳密に行うものでは
、シャッタ機構の応答速度、即ちシャッタスピードが速
いことが望まれる。シャッタスピードが遅いと、蒸着量
が所定値に達してからシャッタブレードが作動し終るま
でのタイムラグによって、蒸着量が適正値を越えてしま
うからである。

また、前記タイムラグ分だけ早めにシャッタブレードを
作動させたものとしても、必ずしも適正な蒸着量が得ら
れない。

しかし、従来のシャッタ機構では、シャッタスピードが
６０ミリ秒（約１７分の１秒）程度しかなく、蒸着量の
制御を高精度で行うことが困難であった。これは、シャ
ッタ機構が真空環境中で使用されるため、空気の潤滑作
用が得られず、とくにベアリング３５の摩擦面において
摩擦抵抗が増加すること、揺動変位するシャッタアーム
３２およびシャッタブレード３７の重量が大きく、揺動
初期におきる変位加速度の立ち上がりが緩やかであるこ
と等が原因しているものと思われる。

この発明は上記に鑑み提案されたものであって、シャッ
タアームの変位構造を簡素化することによって、シャッ
タスピードを高速化することを目的とする。

この発明の他の目的は、上記のシャッタ機構を用いて真
空蒸着を行うことにより、蒸発物質の供給制御を高精度
で行うことができる真空蒸着装置を得ることにある。

（課題を解決するための手段） この発明では、シャッタアームをばね材で形成し、これ
をベース上に片持ち支持してアーム遊端側にシャッタブ
レードを設ける。そして、シャッタアームをアーム操作
手段で撓み変位操作可能として、シャッタアームの自由
状態位置とアーム操作手段によって操作された撓み変形
位置との間の変位動作で、シャッタブレードを待機姿勢
と作動姿勢とに切換えることとした。アーム操作手段と
しては、電磁石やエアシリンダ等を用いることができる
。

第２の発明では、真空チャンバ内の蒸発源からワークに
向う蒸発物質の飛翔経路に、上記のシャッタ機構を配置
し、シャッタブレードが待機姿勢において前記飛翔経路
から退避し、作動姿勢において飛翔経路を遮断するよう
にした。

（作用） 第１の発明ではシャッタアームをばね材で形成し、アー
ム自体が撓み変形することでシャッタブレードの姿勢切
換えを行うようにしたので、変位部分の重量を軽減する
ことができ、しかも真空環境下で問題となる変位時の摩
擦を解消して、全体としてシャッタスピードを向上でき
る。

上記のシャッタ機構を用いて蒸発物質の供給制御を行う
ことにより、蒸着開始時期および蒸着終了時期を高精度
に制御して、蒸着背量や膜厚等を精密に設定することが
できる。

（実施例） 第１図および第２図は、この発明を真空蒸着装置のシャ
ッタ機構に適用した実施例を示す。

第２図において、真空蒸着装置は隔壁１で区画された真
空チャンバ２を有し、その内部に蒸発源３やヒータ４、
およびシャッタ機構５等を配置し、蒸発源３からワーク
６に向って蒸着物質を照射供給するよう構成されている
。蒸発物質３は区画壁７で密閉状に区画された蒸発室８
に配置してあり、区画壁７に連設した放射口９からワー
ク６に蒸着物質を照射する。符号Ｐは蒸着物質の飛翔経
路である。

前記放射口９の外面において蒸着物質の飛翔経路Ｐを遮
断し、あるいは開放するためにシャッタ機構５が設けら
れている。第１図において、シャッタ機構５は、正面視
り字状のベース１１と、このベース１１の取付台１１ａ
に片持ち支持されるシャッタ１２と、ベース１１の脚部
１１ｂの先端に傾斜姿勢で固定される電磁石（アーム操
作手段）１３と、シャッタ１２の停止位置を調整するス
トッパ１４などで構成する。

シャッタ］２は板ばねを素材とするプレス成形品であっ
て、左右に長い帯状のシャッタアーム１５と、このアー
ム１５の一端側縁から垂直に折り起こされた四角形状の
シャッタブレード１６とを一体に形成したものである。

なお、素材の板厚は約０．　１ｍｍ、シャッタアーム１
５の前後幅は１０ｍｎ、左右長は約５０ｍｍである。シ
ャッタアーム１５はシャッタブレード１６を遊端に位置
させた状態で取付台１１ａに装着され、ストッパ１４と
共にボルト１７で共締め固定されている。

ストッパ１４はおよそ１．６ｎ＋ｍ厚の鋼板で帯状に形
成され、その先端に調整ボルト１８が板面を貫通する状
態でねじ込んである。調整ボルト１８のねじ込み量を加
減することにより、自由状態時のシャッタアーム１５の
停止位置を上下調整し、シャッタブレード１６の飛翔経
路Ｐに対する遮閉位置を変更調整できるようにしている
。符号１９はロックナツトである。

シャッタアーム１５をアーム自身のばね力に抗して下向
きに揺動変位させて、シャッタブレード１６を待機姿勢
に変位させ、この状態を維持するために電磁石１３が設
けられている。電磁石１３のポールピース２１は、シャ
ッタアーム１５の下面に対向して設けられており、その
コイル１３ａに駆動電流が印加されると、ポールピース
２１がら発生する磁界によってシャッタアーム１５を吸
着する。このとき、ポールピース２１と、シャッタアー
ム１５との間に、効果的な磁界を作用させるために、ベ
ース１１およびストッパー４はそれぞれ強磁性体で形成
しである。つまり、電磁石１３のポールピース２１を一
方の磁極とするとき、他方の磁極がベース１１とストッ
パー４を介してシャッタアーム１５の側に作用するよう
磁気回路を形成し、シャッタアーム１５を揺動変位させ
る。

ワーク６はブロック状に切り出された水晶であり、その
表面に銀などの蒸発物質を蒸着して発振周波数が所定値
に調整される。ワーク６の振動数を図外の測定装置で計
測しながら蒸着を行うことにより、ワーク６自身が蒸着
量を検知するためのセンサとして利用される。つまり、
蒸着量の増加に伴ってワーク６の振動数が徐々に低下す
るので、振動数が所定値に達した状態を検知し、この検
知信号に基づいて電磁石１３への通電を停止させるので
ある。

以上のように構成されたシャッタ機構５は、シャッタア
ーム１５が自由状態にあるときと、電磁石１３に吸着さ
れて下向きに揺動変位した状態とのシャッタブレード１
６の上下変位によって、蒸発物質の飛翔経路Ｐを遮断し
、あるいは開閉する。

詳しくは、シャッタアーム１５が自由状態にあるるとき
、シャッタブレード１６は飛翔経路Ｐを遮断した作動姿
勢になっている。この状態から蒸発物質を発生させ、酸
化物等の不純物の蒸発がなくなった段階で電磁石１３を
作動させてシャッタブレード１６を飛翔経路Ｐ外に退避
させ、この待機姿勢を維持したまま蒸着を行う。

そして、ワーク６の蒸着量が所定値に達した状態で電磁
石１３を消勢すると、シャッタアーム１５は自身の変形
応力によって自由状態時の姿勢に復帰揺動し、シャッタ
ブレード１６が再び作動姿勢に切換わって蒸発物質の飛
翔経路Ｐを遮断し、蒸着を停止させる。このときのシャ
ッタスピードを計測したところ１０ミリ秒（１００分の
１秒）であった。つまり、従来のシャッタ機構に比べて
、シャッタスピードを６倍向上することができ、これに
より、ワーク６への蒸着量の制御を高精度で行うことは
もちろん、蒸着量のバラツキを無視できる範囲にまで小
さ（することが可能となった。

（変形例） 第３図はシャッタ機構５の変形例を示す。これは、スト
ッパ１４から調整ボルト１８とロックナツト１９を省略
し、ストッパ１４の板面全体がシャッタアーム１５に密
着するようにしたものである。これによりシャッタアー
ム１５がストッパ１４に当接したときのシャッタアーム
１５の振動を抑制できる。

第４図はシャッタ１２の変形例を示す。これはシャッタ
アーム１５をコ字状に折曲げられたばね線材で形成して
、別途形成されたシャッタブレード１６と強磁性体から
なる吸着板２２をアーム１５に固定したものである。こ
のように、シャッタアーム１５の形成素材は板材や線材
等ののいずれであってもよく、場合によっては金属ばね
以外のばね材であってもよい。また、シャッタアーム１
５における磁束密度を増加する吸着板２２は、第１図の
板状のシャッタアーム１５に付加して用い１す ることもできる。

上記以外に、アーム操作手段１３としてエアシリンダや
モータ等のアクチュエータを用いることができる。

なお、上記の実施例では、蒸着終了タイミングを規定す
るためにシャッタ機構５を用いたが、必ずしもその必要
はなく、蒸着開始タイミングを規定するために用いるこ
ともできる。また、シャッタ機構５は蒸着装置以外に、
光路を遮断するために使用することもでき、必ずしも真
空環境下で用いるものでなくてもよい。

シャッタ機構５の作動時期を決定するセンサとしては、
ワーク６を利用する以外に、蒸着量や膜厚を光学的にあ
るいは電気的に検知する専用のセンサを用いることもで
きる。

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明のシャッタ機構では、シャ
ッタアームをばね材で形成して、シャッタアーム自身が
撓み変形することでシャッタブレードを作動姿勢と待機
姿勢に切換えるようにしたので、シャッタ機構において
機械的に変位する部分の重量を小さくして、その静止慣
性を極力小さくすることができ、同時に、機械的に変位
する部分における摩擦を皆無にして、とくに真空中にお
ける摩擦抵抗を解消することができる。これにより、従
来のシャッタ機構に比べてシャッタスピードを大幅に向
上して、シャッタ動作の高速化を実現し応答精度を向上
できることとなった。また、シャッタ機構を簡単な構造
で安価に製造できる。

上記のシャッタ機構を用いて蒸発物質の供給制御を行う
ようにした第２の発明では、真空チャンバ内において蒸
発物質の飛翔経路を高速度で遮断し、あるいは開放して
、蒸着量や膜厚を高精度に制御することができ、高品位
の蒸着製品を的確に能率良く製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の実施例を示し、第１図
はシャッタ機構の正面図、第２図は真空蒸着装置を概念
的に示す内部平面図である。 第３図および第４図はそれぞれこの発明の変形例を示し
、第３図はシャッタ機構の正面図、第４図はシャッタア
ームの平面図である。 第５図は従来のシャッタ機構を示す正面図である。 １・・・隔壁、２・・・真空チャンバ、３・・・蒸発源
、４・・・ヒータ、５・・・シャッタ機構、６・・・ワ
ーク、７・・・区画壁、８・・・蒸発室、９・・・放射
口、１１・・・ベース、１１ａ・・・取付台、１１ｂ・
・・脚部、１２・・・シャッタ、１３・・・電磁石（ア
ーム操作手段）、１３ａ・・・コイル、１４・・・スト
ッパ、１５・・・シャッタアーム、１６・・・シャッタ
ブレード、１７・・・ボルト、１８・・・調整ボルト、
１９・・・ロックナツト、２１・・・ポールピース、Ｐ
・・・飛翔経路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベース上に片持ち支持されるシャッタアームと、
   シャッタアームの遊端側に設けられるシャッタプレート
   と、シャッタアームを撓み変位操作するアーム操作手段
   とを有し、前記シャッタアームをばね材で形成し、シャ
   ッタアームの自由状態位置と、アーム操作手段によって
   操作された撓み変形位置との間の変位操作で、シャッタ
   ブレードを待機姿勢と作動姿勢とに切換可能に構成した
   シャッタ機構。
2. （２）真空チャンバ内に蒸発源と蒸着対称となるワーク
   とが配置してあり、蒸発源からワークに向う蒸発物質の
   飛翔経路に、請求項（１）記載のシャッタ機構を配置し
   、シャッタブレードが待機姿勢において前記飛翔経路か
   ら退避し、作動姿勢において飛翔経路を遮断するよう構
   成した真空蒸着装置。