JPH03294481A - 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、真空蒸着装置に関し、詳しくは、電子素子
の作製やレンズの表面コーティング等のｉ膜形成に利用
され、真空雰囲気中で薄膜材料を蒸発させて被蒸着物表
面に膜形成させる真空蒸着装置に関するものである。

〔従来の技術〕

真空蒸着装置では、ボートと呼ばれる発熱体もしくはる
つぼ内に、蒸着膜を構成する材料を収容して、被蒸着物
と対向する位置に配置しておき、前記材料を、抵抗加熱
や高周波誘導加熱等で加熱して蒸発させ、この蒸発粒子
を被蒸着物の表面に堆積させて膜形成させる。被蒸着物
の表面に均一な革着膜を形成するには、従来は、ボート
と対向する位置に配置された被蒸着物もしくは、これを
載置した支持体全体を回転させながら、蒸着を行うよう
にしていた。第４図は、このような従来の真空蒸着装置
の構造を示している。

真空蒸着室１内には、蒸発材Ｖが収容された皿状のボー
ト１０が設けられ、ボート１０には通電用電極１１が接
続され、真空蒸着室１の外部に設置されたトランス１２
を経て電源に接続されている。ボート１０と対向する位
置には、被蒸着物となるレンズＲが並べられて支持され
た半球殻状ドーム１５がある。ドーム１５は、外周縁で
リングギヤ１３で支持され、リングギヤ１３は、駆動モ
ータ１６の軸上のピニオンギヤと噛み合っているととも
に、ベアリング機構１７で回転自在に支持されている。

ドーム１５の上方にはシーズヒータ１８がこれを覆うよ
うに配置されている。

ドーム１５の中心には貫通孔がおいており、その上方の
真空蒸着室１内にはモニターＭが取り付けられるように
なっている。モニターＭは、ガラス材料等からなり、レ
ンズＲと同時にモニターＭの表面に形成される蒸着膜の
膜厚を、真空蒸着室ｌの外部から膜厚測定器１４により
測定することによって、レンズＲへの蒸着膜の形成状態
を知ることができるようになっている。

上記のような構造の真空蒸着装置であれば、ドーム１５
を回転させることによって、加熱されたレンズＲが円周
上を移動することになり、ボート１０に対する相対距離
および方向、角度を変えながら蒸着処理が行われるので
、レンズＲの表面には均一な膜厚のコーテイング膜が形
成されることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕 ところが、上記したような従来構造の真空蒸着装置では
、大きなドーム１５の取り付けおよび取り外しが面倒で
、被蒸着物のドーム１５への取り付け、取り外しを含む
真空蒸着作業全体の自動化が難しいという欠点があった
。

また、従来の装置では、モニターＭの取り替えが面倒で
あるという問題もある。モニターＭは、１回の真空蒸着
作業毎に交換しなければならないので、ドーム１５の取
り付は取り出しに加えて、モニターＭの交換作業も行わ
なければならない。

蒸着の自動化において、多数のモニターＭをストックし
、１個づつ正しい位置に供給することは、真空かつ高温
中であるがゆえに大変能しい。予め、モニターＭをレン
ズＲと同じドーム１５に取り付けておくことも考えられ
たが、この方法では、ドーム１５の回転運動に伴って、
モニターＭも回転してしまい、真空蒸着室１の外部から
膜厚を正確に観察することができなくなる。

さらに、従来の装置では、リングギヤ１３を回転自在に
支持するベアリング機構１７や駆動モータ１６との回転
伝達機構であるギア部分等の潤滑が難しいという欠点も
ある。すなわち、真空蒸着室ｌ内は、高真空であると同
時に約３００℃の高温であるため、適当な潤滑剤もしく
は軸受手段がなく、ドーム１５の回転を良好に維持して
おくことが非常に難しいのである。

そこで、この発明の課題は、真空蒸着装置において、被
蒸着物の取り付は取り外しおよびモニターＭの取り付は
取り外しを簡単かつ確実にできて、真空蒸着作業全体の
自動化を図ることのできる真空蒸着装置を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するこの発明のうち、請求項１記載の真
空蒸着装置は、真空蒸着室内に被蒸着物と蒸発源とを配
置する真空蒸着装置において、蒸着時に被蒸着物が静止
し、蒸発源が連続回転する請求項２記載の真空蒸着装置
は、請求項１記載の発明において、被蒸着物を載置する
支持体と、この支持体上に取り付ける膜厚モニターと、
膜厚モニターの上に形成された蒸着膜の厚さを計測する
膜厚測定器とを有する。

〔作　　用〕

従来の真空蒸着装置では、蒸発源となる蒸発材を収容し
たボートは固定しておき、被蒸着物のほうを回転連動さ
せて、蒸着膜の均一化を図っていたのに対し、この発明
では、真空蒸着室内に、被蒸着物を静止状態で配置して
おき、蒸発源のほうを回転させるようにしている。被蒸
着物と蒸発源の何れが移動しても、被蒸着物と蒸発源と
の相対的な位置または姿勢が変わることには違いがない
ので、被蒸着物に形成される蒸着膜の均一化は充分に果
たされる。

被蒸着物を静止状態で配置しておくので、被蒸着物を配
置する支持体を回転させる必要がなくなる。したがって
、被蒸着物および支持体を回転させるための機構装置を
、高温の真空蒸着室内部に設けなくてもよく、回転機構
の作動部分における潤滑の問題も生じない。

支持体を回転させなくてよければ、蒸着作業の前後で、
支持体を真空蒸着室の外部まで移動させるメカニズムは
容易に実現できる。支持体に直接モニターＭを取り付け
ておいても、蒸着作業中にモニターが回転運動すること
はないので、膜厚を正確に測定することができる。

〔実　施　例〕

ついで、この発明の実施例を、図面を参照しながら、以
下に詳しく説明する。

第１図は、本発明の真空蒸着装置の全体構造を示してい
る。

真空蒸着装置は、中央の真空蒸着室２０と、その前後に
設けられた入口予備室２１および出口予備室２２で構成
されている。真空蒸着室２０および予備室２１．２２に
は、図示しないが、通常の真空蒸着装置と同様に、真空
吸引機構が備えられており、真空蒸着室２０および予備
室２１．２２内を排気して、真空蒸着室２０内を真空蒸
着に適当な高真空状態に維持できるようになっている。

真空蒸着室２０と両側の予備室２１．２２の間には、そ
れぞれ開閉ゲート２３が取り付けられており、予備室２
１．２２の外側にも、それぞれ開閉ゲート２３が取り付
けられている。したがって、真空蒸着室２０および各予
備室２１．２２は、必要に応じて、自由に密閉遮断する
ことができるとともに、各開閉ゲート２３を通って、被
蒸着物を搬入搬出できるようになっている。入口予備室
２１には、蒸着作業に入る前の被蒸着物を、適当な加熱
温度に維持してお（ために加熱ヒータ２４を備えている
。

真空蒸着室２０には、両側の開閉ゲート２３をつなぐ、
コンベア機構３０が設けられている。コンベア機構３０
には、被蒸着物を支持するパレット４６を載置するトレ
イ４０が載せられて、水平方向に移動させられるように
なっている。図示した実施例は、レンズＲである被蒸着
物の両面に、反射防止用のコーテイング膜を蒸着させる
場合を示し、パレット４６には、多数のレンズＲが取り
付けられている。両側の予備室２１．２２にもコンベア
機構３０が設けられており、前記トレイ４０は、図中左
側の入口予備室２１から真空蒸着室２０を経て出口予備
室２２へと搬送される。

真空蒸着室２０の上部には、被蒸着物であるレンズＲお
よびパレット４６を加熱するための加熱ヒータ２５が設
けられている。また、天井壁の中央には、透明なガラス
が嵌め込まれたモニター観察用の窓２６が設けられてい
る。

真空尊着室２０の下部には、蒸発源となる蒸発材■を収
容しておくボート５０が、水平面内で回転自在に設けら
れている。第３図には、ボート５０に関連する部分の構
造が詳細に表されている。

ボート５０は、水平方向に延びる一対の水平電極５２．
５２の一端に支持されており、ボート５０内に蒸発材■
を収容できるようになっている。

水平電極５０の他端は、一対の垂直電極５１，５１にそ
れぞれ支持されており、垂直電極５１．５１は、太い回
転軸受６０の内部を貫通して、回転軸受６０の下方に突
出している。回転軸受６０は、真空蒸着室２０の底壁に
、磁性流体シール機構６１を介して、回転自在に支持さ
れ、下端は真空蒸着室２０の外部に出ている（第１図参
照）。

回転軸受６０は、真空蒸着室２０の外で、伝導ベルト６
４を介して駆動モータ６６に連結されている。この駆動
モータ６６で回転軸受６０を回転させ、回転軸受６０の
上端に取り付けられた水平電極５２およびその先端のボ
ート５０を回転する。回転軸受６０の下方には、回転軸
受６０と一体回転するようにして、トランス７０が取り
付けられている。トランス７０は、商用電源から供給さ
れる、およそ２００Ｖ、ＩＯＡの３相電流を、ボー）５
０を加熱するのに必要な、およそＩＯＶ、２００Ａの電
流に変圧するために用いる。トランス７０の出力側は、
一対の垂直電極５１．５１と電気的に接続されている。

トランス７０の入力側は、スリップリング７２とブラシ
７４を経て商用電源につながっている。この機構により
、スリップリング７２には高電圧小電流を流すことによ
って、回転するボー１−５０に低電圧高電流を容易に流
すことができる。

トランス７０の下方には、電極５１．５２を冷却するた
めの冷却水回転継手７８が設けられている。冷却水回転
継手７８に供給された冷却水は、電極５１の内部に供給
されて、電極５１．５２を冷却した後、再び冷却水回転
継手７８に戻ってきて排出される。

ボート５０の回転時に蒸発材Ｖ収容部分が通過する経路
の上方には、一対の半円弧状シャッター８０．８０が設
けられている。シャッター８０゜８０は、ボート５０の
回転中心に対して半径方向に移動自在に設けられている
。両側のシャッター８０．８０が中央側に移動すると、
シャッター８０．８０が、ボート５０の蒸発材Ｖの上方
を塞ぐので、蒸着が停止され、シャター８０．８０が外
側に離れるように移動して、蒸発材Ｖの上方が開放され
れば、被蒸着物への蒸着が行われる。

垂直電極５１の一方の上方には、延長腕８２を介して膜
厚補正板８４が取り付けられている。この膜厚補正板８
４の位置と形状および大きさを調整して、蒸発材Ｖを覆
う範囲を変えれば、蒸発材Ｖから被蒸着物に向かう蒸発
粒子の量が変化し、それによって、被蒸着物の表面に形
成される蒸着膜の膜厚の分布を調整することが可能にな
る。

ボート５０が通過する経路の上方に、蒸発材供給機構９
０の供給ノズル９２が開口している。蒸発材供給機構９
０には、レンズＲにコーティングするＭｇＦ等の蒸発材
Ｖを貯えておくホッパー９４、および、ホッパー９４に
貯えられた蒸発材■を必要量だけ送り出すスクリュー機
構９６が設けられており、スクリュー機構９６の先端部
分に供給ノズル９２が取り付けられている。供給ノズル
９２は水平面内で旋回自在に取り付けられており、必要
時のみ、定位置に停止したボー）５０の真上に配置され
て蒸発材Ｖを供給し、必要のないときには、蒸着作業の
邪魔にならない側方位置に退出している。

つぎに、被蒸着物を載せて搬送する支持体について説明
する。第２図に支持体の詳しい構造を示している。レン
ズＲを収容するパレットを載置するトレイ４０は、全体
が矩形をなすとともに、中央部分４１が上方に向かって
屋根形に突出している。屋根形突出部４１の左右の斜面
４２は、例えば１５°程度の傾斜を有し、この斜面４２
に、被蒸着物すなわちレンズＲを取り付けた矩形状のパ
レット４６が装着される。斜面４２は矩形状に貫通形成
されていて、この貫通部４３を通して、トレイ４０の下
面側からレンズＲの表面に蒸発粒子が供給される。貫通
部４３の長手方向両端縁には、軸止部４４．４４が設け
られており、パレット４６の両端に突出形成された支持
軸４７を軸止部４４に嵌め込んで支持させる。パレット
４６の両端縁の一方には長めの駆動軸４９が取り付けら
れており、パレット４６は２つの支持軸４７を通る軸心
に関し、駆動軸４９側に偏荷重を有している。屋根形突
出部４１の中央は平坦になっているとともに、小さな貫
通孔４８が形成されている。貫通孔４８の形成個所は、
モニターＭの取り付は部となり、貫通孔４８を覆う形で
、小さな矩形板状のモニターＭを取り付けておく。トレ
イ４０の下面側から供給される蒸発粒子は、貫通孔４８
を通してモニターＭの下面に蒸着され、このモニターＭ
を、真空蒸着室２０の外部から観察窓２６を通して膜厚
測定器２７により観察する（第１図参照）。ここで、モ
ニターＭと膜厚測定器２７の配置は、パレット４６上に
モニターＭ′を取り付け、これと対向する位置に膜厚測
定器２７′を配置することも可能である。

パレット４６は、矩形の板状をなし、取り付ける被蒸着
物すなわちレンズＲに合わせて、多数の貫通孔４９を設
けてあり、それぞれの貫通孔４９部分にレンズＲを１個
づつ取り付け、やはり貫通孔を有するフタ（図示せず）
で押さえである。

上記のような構造の真空蒸着装置の作動について説明す
る。

まず、第２図に示すように、パレット４６に被蒸着物で
あるレンズＲを取り付け、このパレット４６をトレイ４
０に装着しておく。

第１図に示すように、入口予備室２１を経て真空蒸着室
２０にトレイ４０を送り込む。具体的には、入口予備室
２１の外にもコンベア機構を設置しておき、この外部の
コンベア機構の経路中に、パレット４６へのレンズＲの
取り付は工程部やパレット４６のトレイ４０への装着工
程部、モニタ−Ｍの装着工程部あるいはレンズＲの予備
加熱工程部等を設けておけば、レンズＲを自動的に連続
して真空蒸着室２０に送り込むことができる。

真空蒸着室２０内で、トレイ４０が所定の位置まで移動
すれば、そのままの位置でトレイ４０を静止させておく
。ボート５０には、蒸発材供給機構９０から蒸発材Ｖが
供給され、トランス７０で変圧された電流によりボート
５０上で加熱された蒸発材■は、加熱蒸発して、上方の
トレイ４０上のパレット４６に取り付けられたレンズＲ
の表面に蒸着膜を形成する。このとき、ボート５０が水
平面内で回転しているので、レンズＲとボート５０との
相対距離および方向、角度が次々に変化しながら蒸着が
行われることになって、レンズＲの表面全体に均等に蒸
着が行われ、また、パレット４６のどの位置のレンズＲ
にも均等に蒸着が行われることになる。

上記のような蒸着工程が行われている間、トレイ４０の
中央上部に置かれたモニターＭの表面にも蒸着が行われ
るので、このモニターＭの状態を真空蒸着室２０の外部
から観察窓２６を通して膜厚測定器２７により観察すれ
ば、蒸着の進行状況を知ることができる。

レンズＲの両面に蒸着を行う場合は、真空蒸着室２０の
内部で、トレイ４０の上のパレット４６を、駆動軸４９
を支持軸４７を中心に動かすことにより自動的に反転さ
せた後、再度前記の如き蒸着操作を行うことにより達成
される。この時、モニターＭは自動的に少し位置をずら
して、貫通孔４８にモニターＭの未蒸着面をさらしてお
くことにより、前記同様に膜厚測定が行える。パレット
４６の反転機構としては、既知の真空蒸着装置において
採用されていた、各種の機械的あるいは電気的な反転機
構を用いればよい。

蒸着が完了すれば、真空蒸着室２０の出口予備室２２例
の開閉ゲート２３を開き、コンベア機構３０を作動させ
て、トレイ４０すなわちレンズＲを送り出す。トレイ４
０は、つづいて、出口予備室２２からも送り出された後
、トレイ４０からパレット４６を取り外し、パレット４
６のままでレンズＲを後工程に送り込んだり、パレット
４６からレンズＲを取り外して、レンズＲのみを後工程
に送り込む。パレット４６を取り外したトレイ４０は、
再び装置の入口側に送られて、新たなパレット４６とレ
ンズＲを装着して、再び蒸着作業に使用される。

以上に説明した真空蒸着装置において、蒸着中にレンズ
Ｒすなわち被蒸着物を静止させておくとともに、蒸着材
Ｖが収容されたボート５０を回転させ、これに給電する
こと及びモニターＭを取り付ける場所以外の構造は、従
来の各種真空蒸着装置等の構造を適当に組み合わせて実
施することができる。

例えば、ボート５０の構造および形状は、回転自在にな
ってさえいれば、図示した実施例に限らず、既知の高周
波加熱や電子ビーム加熱の構造が採用できる。ボート５
０の上方に取り付けるシャッター８０や膜厚補正板８４
あるいは蒸発材供給機構９０の構造も、前記したような
機能を果たすことができれば、任意の形状および配置に
変更することができる。　真空蒸着室２０への被蒸着物
の搬入搬出や、真空蒸着室２０内での支持手段として、
前記したトレイ４０やパレット４６の構造を採用すれば
、被蒸着物の取り扱いが行い易く、蒸着作業工程全体の
機械化自動化にも好ましいがトレイ４０やパレット４６
の具体的構造については、図示した以外にも、任意の構
造が採用できる。また、被蒸着物として、図示したレン
ズＲ以外のものを用いる場合には、被蒸着物の形状や配
置個数に合わせて、パレット４６やトレイ４０の形状お
よび構造を変更することができる。

〔発明の効果〕

以上に述べた、この発明にかかる真空蒸着装置によれば
、被蒸着物を回転させる代わりに、蒸着材を収容したボ
ートのほうを回転させるので、蒸着膜の均一化について
は、何ら問題なく良好なものとなる。

被蒸着物を回転させないため、被蒸着物を支持する支持
体を回転させるための機構装置が不要になり、支持機構
に支持したままの被蒸着物を、真空蒸着装置に搬入した
り搬出したりすることが容易になる。したがって、被蒸
着物の搬送取り扱いを、機械化もしくは自動化するのに
適したものとなる。

また、従来の装置において問題となっていた、被蒸着物
の支持体回転機構の高温真空下における動作も不要にな
るので、温情に関する問題も解消される。これにかわっ
て必要となるボートの回転軸受は、高温や真空下にさら
されることがないので、潤滑の問題なく信頼性の高いも
のとなる。

被蒸着物と膜厚モニターを同じパレットもしくはトレイ
に真空室の外部で取り付けておけるので、真空蒸着室内
のモニター供給メカニズムが不要になる。

以上の結果、この発明にかかる真空蒸着装置によれば、
蒸着作業全体の機械化あるいは自動化を図ることができ
、蒸着作業の能率化に大きく貢献できることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる真空蒸着装置の実施例を示す
全体断面構造図、第２図はトレイ部分の斜視図、第３図
はボート関連部分の斜視図、第４図は従来例の概略断面
図である。 ２０・・・真空蒸着室　２７・・・膜厚測定器　４０・
・・トレイ　４６・・・パレット　５０・・・ボート　
６０・・・回転軸受　６６・・・駆動モータ　７０・・
・トランスＭ・・・膜厚モニター　Ｒ・・・レンズ（被
蒸着物）　■・・・蒸発材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　真空蒸着室内に被蒸着物と蒸発源とを配置する真空
   蒸着装置において、蒸着時に被蒸着物が静止し、蒸発源
   が連続回転することを特徴とする真空蒸着装置。 ２　被蒸着物を載置する支持体と、この支持体上に取り
   付ける膜厚モニターと、膜厚モニターの上に形成された
   蒸着膜の厚さを計測する膜厚測定器とを有する上記請求
   項１記載の真空蒸着装置。