JPH0559538A - 列形蒸発器 - Google Patents
列形蒸発器Info
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- JPH0559538A JPH0559538A JP4026432A JP2643292A JPH0559538A JP H0559538 A JPH0559538 A JP H0559538A JP 4026432 A JP4026432 A JP 4026432A JP 2643292 A JP2643292 A JP 2643292A JP H0559538 A JPH0559538 A JP H0559538A
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- evaporator
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- substances
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/243—Crucibles for source material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 蒸着加工すべき基板を、蒸発器から放射され
る輻射熱に対して充分に遮蔽しかつ該基板に均一かつ合
理的に成膜加工を施し、しかも基板の損傷を回避する。 【構成】 全面的に設けた熱絶縁体、複数の輻射ヒータ
及び、成膜被覆すべき基板に方位づけられた所定数の蒸
気出口開口を有する輻射線シールドを備えた列形蒸発器
において、輻射ヒータがほぼ扁平に構成されて、夫々上
位の輻射線シールドの下側でかつ該輻射線シールドの遮
蔽範囲内に配置されて被蒸発物質の上面に対して平行に
延びており、かつ、被蒸発物質へ向けて方位づけられた
出口開口が輻射ヒータ間に設けられている点にある。
る輻射熱に対して充分に遮蔽しかつ該基板に均一かつ合
理的に成膜加工を施し、しかも基板の損傷を回避する。 【構成】 全面的に設けた熱絶縁体、複数の輻射ヒータ
及び、成膜被覆すべき基板に方位づけられた所定数の蒸
気出口開口を有する輻射線シールドを備えた列形蒸発器
において、輻射ヒータがほぼ扁平に構成されて、夫々上
位の輻射線シールドの下側でかつ該輻射線シールドの遮
蔽範囲内に配置されて被蒸発物質の上面に対して平行に
延びており、かつ、被蒸発物質へ向けて方位づけられた
出口開口が輻射ヒータ間に設けられている点にある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、全面的に設けた熱絶縁
体、複数の輻射ヒータ及び、成膜被覆すべき基板に方位
づけられた所定数の蒸気出口開口を有する輻射線シール
ドを備えた列形蒸発器に関するものである。
体、複数の輻射ヒータ及び、成膜被覆すべき基板に方位
づけられた所定数の蒸気出口開口を有する輻射線シール
ドを備えた列形蒸発器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】成層被覆すべきウェブの走行方向に対し
て直角な横方向に延在していて複数の中間部材によって
仕切られた連続的な蒸発器ノズルはスイス国特許第２５
５４２２号明細書に基づいて公知である。
て直角な横方向に延在していて複数の中間部材によって
仕切られた連続的な蒸発器ノズルはスイス国特許第２５
５４２２号明細書に基づいて公知である。
【０００３】前記公知の蒸発器では、液状の物質しか使
用することができず、該物質は管状の加熱棒によって蒸
発温度に昇温される。該加熱棒は噴出ノズルの直ぐ下位
に正確に配置されている。
用することができず、該物質は管状の加熱棒によって蒸
発温度に昇温される。該加熱棒は噴出ノズルの直ぐ下位
に正確に配置されている。
【０００４】更に又、ドイツ国特許第９７６０６８号明
細書には、走行する基板に蒸着を施す方法と装置が開示
されており、この場合蒸気噴出流を鋭角的に方向づけて
噴出させるために設けられている。
細書には、走行する基板に蒸着を施す方法と装置が開示
されており、この場合蒸気噴出流を鋭角的に方向づけて
噴出させるために設けられている。
【０００５】また、蒸気状の成膜物質を流出させるため
に複数のスリット状切欠きを備えた、長尺成形体に走間
蒸着を施す装置がドイツ国特許第９７０２４６号明細書
に基づいて公知である。
に複数のスリット状切欠きを備えた、長尺成形体に走間
蒸着を施す装置がドイツ国特許第９７０２４６号明細書
に基づいて公知である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記の公知の技術状態
を出発点とする本発明の課題は、蒸着加工すべき基板
を、蒸発器から放射される輻射熱に対して充分に遮蔽し
かつ該基板に均一かつ合理的に成膜加工を施し、しかも
基板の損傷を回避することである。
を出発点とする本発明の課題は、蒸着加工すべき基板
を、蒸発器から放射される輻射熱に対して充分に遮蔽し
かつ該基板に均一かつ合理的に成膜加工を施し、しかも
基板の損傷を回避することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の構成手段は、輻射ヒータがほぼ扁平に構成されて、
夫々上位の輻射線シールドの下側でかつ該輻射線シール
ドの遮蔽範囲内に配置されて被蒸発物質の上面に対して
平行に延びており、かつ、被蒸発物質へ向けて方位づけ
られた出口開口が輻射ヒータ間に設けられている点にあ
る。
明の構成手段は、輻射ヒータがほぼ扁平に構成されて、
夫々上位の輻射線シールドの下側でかつ該輻射線シール
ドの遮蔽範囲内に配置されて被蒸発物質の上面に対して
平行に延びており、かつ、被蒸発物質へ向けて方位づけ
られた出口開口が輻射ヒータ間に設けられている点にあ
る。
【０００８】これによって、被蒸発物質の全表面の均一
な加熱、ひいては極めて効果的な蒸発が得られる。それ
ばかりでなく、輻射熱に基づいて被蒸発物質から出るス
パッタ粒子が出口開口を通って成膜加工すべき基板に達
し、そこに損傷を惹起するような事態も避けられる。
な加熱、ひいては極めて効果的な蒸発が得られる。それ
ばかりでなく、輻射熱に基づいて被蒸発物質から出るス
パッタ粒子が出口開口を通って成膜加工すべき基板に達
し、そこに損傷を惹起するような事態も避けられる。
【０００９】本発明では、被蒸発物質が、高真空内で昇
華によって蒸発する、一酸化珪素、酸化マグネシウム、
金属と該金属酸化物との混合物、クロム合金のような物
質であるのが極めて有利である。
華によって蒸発する、一酸化珪素、酸化マグネシウム、
金属と該金属酸化物との混合物、クロム合金のような物
質であるのが極めて有利である。
【００１０】本発明の有利な構成では、液状金属を収容
して該金属を液相から蒸発させるために高融点金属、窒
化硼素、硼化チタン又はその焼結混合物、酸化アルミニ
ウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウムから成る坩堝
が設けられている。
して該金属を液相から蒸発させるために高融点金属、窒
化硼素、硼化チタン又はその焼結混合物、酸化アルミニ
ウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウムから成る坩堝
が設けられている。
【００１１】更に本発明では、被蒸発物質を収容する蒸
発器部分内に、ほぼ等しい蒸気圧の２種の昇華性物質を
同時に蒸発させて該両物質を蒸気相で始めて混合させる
ために２つの隔室に仕切る隔壁が装嵌されているのが殊
に有利である。
発器部分内に、ほぼ等しい蒸気圧の２種の昇華性物質を
同時に蒸発させて該両物質を蒸気相で始めて混合させる
ために２つの隔室に仕切る隔壁が装嵌されているのが殊
に有利である。
【００１２】これによって複数種の物質で成膜加工を施
す極めて合理的な方法が得られた。
す極めて合理的な方法が得られた。
【００１３】この場合本発明では、ほぼ等しい蒸気圧の
２種の液状物質を収容して両物質を同時に蒸発させかつ
該両物質を気相で始めて混合するために２つのトラフ型
坩堝又は２対の単独坩堝が設けられているのが、極めて
有利である。
２種の液状物質を収容して両物質を同時に蒸発させかつ
該両物質を気相で始めて混合するために２つのトラフ型
坩堝又は２対の単独坩堝が設けられているのが、極めて
有利である。
【００１４】本発明では、輻射ヒータがタングステン、
タンタル又はモリブデンから成るのが有利と判った。
タンタル又はモリブデンから成るのが有利と判った。
【００１５】更に又、輻射ヒータが薄板、線材ネット、
面状に配置された平行な棒材又は線材から構成されてい
るのも有利である。
面状に配置された平行な棒材又は線材から構成されてい
るのも有利である。
【００１６】本発明の有利な構成では、支持ボックス並
びに上位シールドプレートの熱絶縁体が共に、単独薄板
当り厚さ１ｍｍ以下のモリブデン、タングステン又はタ
ンタルから成る複数の単独薄板によって構成されてい
る。
びに上位シールドプレートの熱絶縁体が共に、単独薄板
当り厚さ１ｍｍ以下のモリブデン、タングステン又はタ
ンタルから成る複数の単独薄板によって構成されてい
る。
【００１７】本発明では又、支持ボックス及び上位シー
ルドプレートの熱絶縁体が共に、層当り１〜４ｍｍ厚の
黒鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム又は、窒化
硼素と硼化チタンとの焼結混合物から成っていてもよ
い。
ルドプレートの熱絶縁体が共に、層当り１〜４ｍｍ厚の
黒鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム又は、窒化
硼素と硼化チタンとの焼結混合物から成っていてもよ
い。
【００１８】
【実施例】次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説す
る。
る。
【００１９】図１の（ａ），（ｂ），（ｃ）に示した列
形蒸発器は支持ボックス１並びに複数の輻射プレート２
を有している。締込みブロック３には本来のヒータ６が
締込まれている。前記締込みブロック３又はヒータ６の
上位には、多層のシールドプレート４が配置されてお
り、該シールドプレート間には出口開口４ａが設けられ
ている。該出口開口４ａは７〜１０ｍｍの幅を有し、従
って、被着すべきシートに対面した列形蒸発器面の約５
％を占め、かつ列形蒸発器の総外面積の１．５％を占め
るにすぎない。蒸気を流出させるために、このようなス
リット状に構成された１１個の出口開口４ａが設けられ
ており、該出口開口は１４８ｍｍの相互間隔を有してい
る。ヒータ６とシートとの間には直線的な視界接続関係
は存在しない。約５００℃だけ低い被蒸発物質５だけが
シートに対して視界接続関係を有するにすぎずかつ僅か
の部分が熱放射に寄与する。場合によっては過熱された
一酸化珪素粒子はヒータ６の直ぐ下でのみ発生すること
ができる。シートの方に向かっての該一酸化珪素粒子の
飛翔方向は直接的な経路をとっては不可能である。列形
蒸発器の内面の何処かに衝突すると、該粒子は、依然と
してスリット状の出口開口４ａから流出できないように
反射される。２回目の衝突を待って始めて、このような
粒子はシートの方向に流出することができると理論的に
は考えられるかもしれない。しかし事態はそうではな
い。それというのは粒子はその場合すでにその運動エネ
ルギを喪失しているからである。
形蒸発器は支持ボックス１並びに複数の輻射プレート２
を有している。締込みブロック３には本来のヒータ６が
締込まれている。前記締込みブロック３又はヒータ６の
上位には、多層のシールドプレート４が配置されてお
り、該シールドプレート間には出口開口４ａが設けられ
ている。該出口開口４ａは７〜１０ｍｍの幅を有し、従
って、被着すべきシートに対面した列形蒸発器面の約５
％を占め、かつ列形蒸発器の総外面積の１．５％を占め
るにすぎない。蒸気を流出させるために、このようなス
リット状に構成された１１個の出口開口４ａが設けられ
ており、該出口開口は１４８ｍｍの相互間隔を有してい
る。ヒータ６とシートとの間には直線的な視界接続関係
は存在しない。約５００℃だけ低い被蒸発物質５だけが
シートに対して視界接続関係を有するにすぎずかつ僅か
の部分が熱放射に寄与する。場合によっては過熱された
一酸化珪素粒子はヒータ６の直ぐ下でのみ発生すること
ができる。シートの方に向かっての該一酸化珪素粒子の
飛翔方向は直接的な経路をとっては不可能である。列形
蒸発器の内面の何処かに衝突すると、該粒子は、依然と
してスリット状の出口開口４ａから流出できないように
反射される。２回目の衝突を待って始めて、このような
粒子はシートの方向に流出することができると理論的に
は考えられるかもしれない。しかし事態はそうではな
い。それというのは粒子はその場合すでにその運動エネ
ルギを喪失しているからである。
【００２０】所望の層厚が７０〜１２０ナノメートルの
場合に蒸着されるシートの熱負荷を著しく低減し、一酸
化珪素をばら物質の場合でも蒸発させることができ、か
つ高熱の粒子による有害なスパッタ形成を阻止するよう
な蒸発器が本発明の手段によって提供される。幾何学的
関係、すなわちスリット状の出口開口の相互間隔とシー
トに対する前記出口開口の距離との比、を適正に選ぶこ
とによって、シートウェブ走行方向に対して直角に計測
した層厚の均等分布が最大±５％の誤差範囲で得られ
る。各ヒータ６がそれぞれ独自のエネルギ源を有してい
るので、個々の加熱出力を変化することによって更に層
厚分布に影響を及ぼすことが可能である。
場合に蒸着されるシートの熱負荷を著しく低減し、一酸
化珪素をばら物質の場合でも蒸発させることができ、か
つ高熱の粒子による有害なスパッタ形成を阻止するよう
な蒸発器が本発明の手段によって提供される。幾何学的
関係、すなわちスリット状の出口開口の相互間隔とシー
トに対する前記出口開口の距離との比、を適正に選ぶこ
とによって、シートウェブ走行方向に対して直角に計測
した層厚の均等分布が最大±５％の誤差範囲で得られ
る。各ヒータ６がそれぞれ独自のエネルギ源を有してい
るので、個々の加熱出力を変化することによって更に層
厚分布に影響を及ぼすことが可能である。
【００２１】以下に説明する列形蒸発器に基づいて、ほ
ぼ等しい蒸気圧での一酸化珪素その他の物質又はその混
合物によるプラスチックシート、紙又は金属ベルトに対
する蒸着加工を説明する。
ぼ等しい蒸気圧での一酸化珪素その他の物質又はその混
合物によるプラスチックシート、紙又は金属ベルトに対
する蒸着加工を説明する。
【００２２】図２によれば列形蒸発器は冷却ロール９か
ら下方に約１５０〜３００ｍｍの間隔をおいて配置され
ている。冷却ロール９と列形蒸発器との間には水冷式の
シャッタ１５が位置し、該シャッタは最低巻取り速度に
達したのち始めて開かれる。この幾何学的配置は、巻戻
し器１０、ガイドロール１１，１２、巻取り器１３、巻
成室１４ａ及び蒸発室１４ｂを備えている限りでは、従
来慣用の蒸着装置の幾何学的配置に相応している。列形
蒸発器は、８０〜２００ｍｍの間隔をおいて位置する複
数のヒータ用締込みブロック３から成り、該締込みブロ
ック間にはそれぞれヒータ６が締込まれており、該ヒー
タはモリブデン、タンタル又はタングステン製の１枚の
薄板から成り、あるいは前記と同一材料製の複数本の平
行な棒材又は線材格子から成ることもできる。前記ヒー
タ６は、蒸着すべきシートのウェブ走行方向に対して直
角な方向でのヒータ温度を調節するため、ひいては蒸発
速度を個々に制御できるようにするために、それぞれ１
つの無段調整可能な給電装置を介して直接通電式に制御
される。ヒータ６は、ヒータ材料と被蒸発物質５、殊に
有利には一酸化珪素、との間の化学反応を避けるため
に、該被蒸発物質５には接触していない。被蒸発物質５
への熱エネルギの供給は輻射熱を介して行なわれる。
ら下方に約１５０〜３００ｍｍの間隔をおいて配置され
ている。冷却ロール９と列形蒸発器との間には水冷式の
シャッタ１５が位置し、該シャッタは最低巻取り速度に
達したのち始めて開かれる。この幾何学的配置は、巻戻
し器１０、ガイドロール１１，１２、巻取り器１３、巻
成室１４ａ及び蒸発室１４ｂを備えている限りでは、従
来慣用の蒸着装置の幾何学的配置に相応している。列形
蒸発器は、８０〜２００ｍｍの間隔をおいて位置する複
数のヒータ用締込みブロック３から成り、該締込みブロ
ック間にはそれぞれヒータ６が締込まれており、該ヒー
タはモリブデン、タンタル又はタングステン製の１枚の
薄板から成り、あるいは前記と同一材料製の複数本の平
行な棒材又は線材格子から成ることもできる。前記ヒー
タ６は、蒸着すべきシートのウェブ走行方向に対して直
角な方向でのヒータ温度を調節するため、ひいては蒸発
速度を個々に制御できるようにするために、それぞれ１
つの無段調整可能な給電装置を介して直接通電式に制御
される。ヒータ６は、ヒータ材料と被蒸発物質５、殊に
有利には一酸化珪素、との間の化学反応を避けるため
に、該被蒸発物質５には接触していない。被蒸発物質５
への熱エネルギの供給は輻射熱を介して行なわれる。
【００２３】本発明の主要な構成要件は、ヒータから出
る輻射熱を抑えるため並びに被蒸発物質粒子のスパッタ
を阻止するために、蒸着加工すべきシートの方向へのヒ
ータ輻射熱線を遮蔽すること及びシートに対するヒータ
６の直接的な視界接続（直視関係）を阻害することであ
る。この多層シールドプレート４は、前記の両要件を共
に満たすためにヒータ６よりも広幅に構成されている。
る輻射熱を抑えるため並びに被蒸発物質粒子のスパッタ
を阻止するために、蒸着加工すべきシートの方向へのヒ
ータ輻射熱線を遮蔽すること及びシートに対するヒータ
６の直接的な視界接続（直視関係）を阻害することであ
る。この多層シールドプレート４は、前記の両要件を共
に満たすためにヒータ６よりも広幅に構成されている。
【００２４】該多層シールドプレート４は、ヒータ６よ
りも数センチメートル上位に位置し、絶縁板１６を介在
させてヒータ用締込みブロック３上にルーズに載設され
ており、かつ、必要なヒータ温度に相当した無視できる
程度の低い蒸気圧を有しているためにそれ自体蒸発する
ことのないような材料から成っている。２層乃至１０層
の場合の適当な材料は薄肉のモリブデン薄板、タンタル
薄板又はタングステン薄板である。熱伝達法則によれば
（Groeber,Erk,Grigull: “Waermeuebertragung”, p.3
90〜392）熱い扁平な物体（ここではヒータ６）と冷た
い壁（ここでは蒸着加工すべきシート）との間に挿入さ
れる平行な各中間層は次の関係式に基づいて減少する。
りも数センチメートル上位に位置し、絶縁板１６を介在
させてヒータ用締込みブロック３上にルーズに載設され
ており、かつ、必要なヒータ温度に相当した無視できる
程度の低い蒸気圧を有しているためにそれ自体蒸発する
ことのないような材料から成っている。２層乃至１０層
の場合の適当な材料は薄肉のモリブデン薄板、タンタル
薄板又はタングステン薄板である。熱伝達法則によれば
（Groeber,Erk,Grigull: “Waermeuebertragung”, p.3
90〜392）熱い扁平な物体（ここではヒータ６）と冷た
い壁（ここでは蒸着加工すべきシート）との間に挿入さ
れる平行な各中間層は次の関係式に基づいて減少する。
【００２５】Ｑ＝Ｑｏ（ｎ＋１） 但し：Ｑｏ＝シールドを有していない場合の輻射線量
（Ｗ／ｍ2） Ｑ＝中間層がｎ層の場合の輻射線量（Ｗ／ｍ2） ｎ＝中間層の数 中間層の数は実際上の理由から約１０層に制限されてい
る。更に又、多層のシールドプレート４は、出口開口４
ａ自体を介しての輻射熱の流出をできるだけ僅かにする
ために蒸気のための出口開口４ａができるだけ小さくな
るように構成されねばならない。
（Ｗ／ｍ2） Ｑ＝中間層がｎ層の場合の輻射線量（Ｗ／ｍ2） ｎ＝中間層の数 中間層の数は実際上の理由から約１０層に制限されてい
る。更に又、多層のシールドプレート４は、出口開口４
ａ自体を介しての輻射熱の流出をできるだけ僅かにする
ために蒸気のための出口開口４ａができるだけ小さくな
るように構成されねばならない。
【００２６】申し分なく高い蒸発速度のための典型的な
ヒータ温度は一酸化珪素の例では約１７５０℃であり、
この場合被蒸発物質５の表面温度は約１２５０℃をと
る。
ヒータ温度は一酸化珪素の例では約１７５０℃であり、
この場合被蒸発物質５の表面温度は約１２５０℃をと
る。
【００２７】また一酸化珪素を蒸発させる場合に留意す
べき点は、１３００℃以上に被蒸発物質を過熱した場合
には熱分解が生じることである。出口開口が過度に小さ
いと、輻射によるシートの熱負荷は所望のように僅かで
はあるが、被蒸発物質５は、作業幅メートル当り毎時約
３ｋｇの蒸発量を必要とする場合にそれ相応に高い蒸気
圧を発生させるためには著しく高く加熱されねばならな
い。これに対して出口開口が過度に大きいと、被蒸発物
質５から出る輻射熱はシートを過度に高く熱負荷するこ
とになる。
べき点は、１３００℃以上に被蒸発物質を過熱した場合
には熱分解が生じることである。出口開口が過度に小さ
いと、輻射によるシートの熱負荷は所望のように僅かで
はあるが、被蒸発物質５は、作業幅メートル当り毎時約
３ｋｇの蒸発量を必要とする場合にそれ相応に高い蒸気
圧を発生させるためには著しく高く加熱されねばならな
い。これに対して出口開口が過度に大きいと、被蒸発物
質５から出る輻射熱はシートを過度に高く熱負荷するこ
とになる。
【００２８】コンピュータプログラムによって予め算定
された最適度は実地において充分な近似値をもって確証
することができた。
された最適度は実地において充分な近似値をもって確証
することができた。
【００２９】例：１２基の列形蒸発器 但し、作業幅１６００ｍｍのヒータ：１２×２２０ｍｍ
×７０ｍｍ，モリブデン薄板 被蒸発物質の温度：１２５０℃ ヒータの温度：１７００℃ 一酸化珪素の蒸発速度：１２×６ｇ／ｍｉｎ 閉じられたシャッタ１５（図２）における冷却水入口と
冷却水出口との間の温度差に関しては蒸発速度が等しい
場合、次のことが確認された：但し、シールドプレート
（モリブデン薄板、輻射率０．３）＝ｎ層、出口開口の
面積：シールドプレート面積＝ｆとする。
×７０ｍｍ，モリブデン薄板 被蒸発物質の温度：１２５０℃ ヒータの温度：１７００℃ 一酸化珪素の蒸発速度：１２×６ｇ／ｍｉｎ 閉じられたシャッタ１５（図２）における冷却水入口と
冷却水出口との間の温度差に関しては蒸発速度が等しい
場合、次のことが確認された：但し、シールドプレート
（モリブデン薄板、輻射率０．３）＝ｎ層、出口開口の
面積：シールドプレート面積＝ｆとする。
【００３０】 輻射線量（ｋｗ） 凝縮熱（ｋｗ ） （１）シールドプレート４を装備しないヒータ６（自由照射） １３８ １５．０ （２）ｎ＝４，ｆ＝０．１ ２５．９ １５．０ （３）ｎ＝６，ｆ＝０．１ １７．３ １５．０ （４）ｎ＝６，ｆ＝０（理論的に開口を有していないシールドプレート） ６．２ （５）ｎ＝６，ｆ＝０．０５ １４．６ １５．０ 蒸発温度が１２５０℃でヒータ温度が１７００℃の場合
のシールドプレートの第６層における測定温度は６６６
℃であった。
のシールドプレートの第６層における測定温度は６６６
℃であった。
【００３１】出口開口を更に縮小することは好ましいこ
とではない。これ以上縮小した場合には出口開口はすで
に蒸気にとって流動障害物として作用する。この場合の
補償は蒸発温度を高めることによってしか可能でなく、
このように蒸発温度を高めることは、達成可能な改善を
再びご破算にすることになる。
とではない。これ以上縮小した場合には出口開口はすで
に蒸気にとって流動障害物として作用する。この場合の
補償は蒸発温度を高めることによってしか可能でなく、
このように蒸発温度を高めることは、達成可能な改善を
再びご破算にすることになる。
【００３２】前記例の（１）と（５）とを比較すれば判
るように、熱負荷は、シールドプレートによってシール
ドされてない蒸発器に対比して８０％低減する。従って
シートの熱負荷が等しい場合には、公知の方法に対比し
て、５倍以上も高い層厚分を蒸発させて蒸着することが
可能である。これによって、常用されているポリエステ
ルに対比してより低い熱負荷しか許容しないようなシー
ト材料も、充分なガスバリアを発生させる層をもって蒸
着加工することが可能になるという別の利点が得られ
る。このようなシート材料とは、ポリプロピレンシー
ト、ＯＰＡシート、ポリエチレンシート、あるいはラッ
カー塗被シートである。
るように、熱負荷は、シールドプレートによってシール
ドされてない蒸発器に対比して８０％低減する。従って
シートの熱負荷が等しい場合には、公知の方法に対比し
て、５倍以上も高い層厚分を蒸発させて蒸着することが
可能である。これによって、常用されているポリエステ
ルに対比してより低い熱負荷しか許容しないようなシー
ト材料も、充分なガスバリアを発生させる層をもって蒸
着加工することが可能になるという別の利点が得られ
る。このようなシート材料とは、ポリプロピレンシー
ト、ＯＰＡシート、ポリエチレンシート、あるいはラッ
カー塗被シートである。
【００３３】列形蒸発器の全体構造は、耐熱鋼製の支持
ボックス１から成り、該支持ボックスは、蒸着装置を開
いた場合に締込みブロック３間に締込まれたヒータ６を
解体することなく、また多層のシールドプレート４を取
外すことなしに、前記ヒータ６の下位に位置している装
入又は交換のための支持台７上に沿って水平方向に引出
し可能である。該支持ボックス１は多層のカバープレー
ト２ａによって外部に対して熱絶縁されている。輻射を
防止する該カバープレート２ａに対しては、多層のシー
ルドプレート４に対するのと同一の要求が課される。し
かも該カバープレート２ａは、これに下面及び側面で接
触している被蒸発物質５と化学反応を起こさせてはなら
ないという要求が付加的に満たされねばならない。この
ためにモリブデン、タンタル又はタングステンから成る
カバープレートが適している。列形蒸発器のエネルギ消
費量は、ほぼ全面的に熱絶縁されている（該熱絶縁はた
だ蒸気のための出口開口４ａによって中断されているに
過ぎない）ために、慣用の蒸発器よりも約７０％低い。
一酸化珪素の蒸発時に形成の虞れのあるスパッタは本発
明の構成では発生しない。このスパッタ形成が生じるの
は、過熱時に、粒度約０．０１〜０．１ｍｍの個々の粒
子を破裂させて蒸発器外へ振り飛ばすほど高い蒸気圧が
この脆性物質の表面下に形成されるためである。出口開
口４とヒータ６との幾何学的形状を本発明のように構成
することによって、このような粒子の飛散はもはや不可
能である。
ボックス１から成り、該支持ボックスは、蒸着装置を開
いた場合に締込みブロック３間に締込まれたヒータ６を
解体することなく、また多層のシールドプレート４を取
外すことなしに、前記ヒータ６の下位に位置している装
入又は交換のための支持台７上に沿って水平方向に引出
し可能である。該支持ボックス１は多層のカバープレー
ト２ａによって外部に対して熱絶縁されている。輻射を
防止する該カバープレート２ａに対しては、多層のシー
ルドプレート４に対するのと同一の要求が課される。し
かも該カバープレート２ａは、これに下面及び側面で接
触している被蒸発物質５と化学反応を起こさせてはなら
ないという要求が付加的に満たされねばならない。この
ためにモリブデン、タンタル又はタングステンから成る
カバープレートが適している。列形蒸発器のエネルギ消
費量は、ほぼ全面的に熱絶縁されている（該熱絶縁はた
だ蒸気のための出口開口４ａによって中断されているに
過ぎない）ために、慣用の蒸発器よりも約７０％低い。
一酸化珪素の蒸発時に形成の虞れのあるスパッタは本発
明の構成では発生しない。このスパッタ形成が生じるの
は、過熱時に、粒度約０．０１〜０．１ｍｍの個々の粒
子を破裂させて蒸発器外へ振り飛ばすほど高い蒸気圧が
この脆性物質の表面下に形成されるためである。出口開
口４とヒータ６との幾何学的形状を本発明のように構成
することによって、このような粒子の飛散はもはや不可
能である。
【００３４】本発明は、単に一酸化珪素の蒸発もしくは
珪素と二酸化珪素との混合物に関する事項に限定される
ものではない。列形蒸発器の良好なシールド及びスパッ
タ形成に対する効果的な防護に基づいて、やや低い蒸発
速度の場合でも、しかも蒸着加工すべきシートに過度の
熱負荷をかけることなしに、蒸発される一酸化チタン、
酸化マグネシウム、非分解状態で蒸発可能な珪酸塩から
成る層を効果的に発生させることが可能である。前記物
質並びに、クロムを除く大抵の金属は液相から蒸発す
る。なお、これらの物質を蒸発するためには、前記の本
発明の列形蒸発器では、例えばタンタル、タングステ
ン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム又は窒化硼素
のような、適正の材料から成る１つの共通の坩堝又は複
数の坩堝、あるいは（規定の予防手段を適用のもとに）
酸化ベリリウムから成る坩堝が採用される。
珪素と二酸化珪素との混合物に関する事項に限定される
ものではない。列形蒸発器の良好なシールド及びスパッ
タ形成に対する効果的な防護に基づいて、やや低い蒸発
速度の場合でも、しかも蒸着加工すべきシートに過度の
熱負荷をかけることなしに、蒸発される一酸化チタン、
酸化マグネシウム、非分解状態で蒸発可能な珪酸塩から
成る層を効果的に発生させることが可能である。前記物
質並びに、クロムを除く大抵の金属は液相から蒸発す
る。なお、これらの物質を蒸発するためには、前記の本
発明の列形蒸発器では、例えばタンタル、タングステ
ン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム又は窒化硼素
のような、適正の材料から成る１つの共通の坩堝又は複
数の坩堝、あるいは（規定の予防手段を適用のもとに）
酸化ベリリウムから成る坩堝が採用される。
【００３５】多層シールドプレート４の熱絶縁層を１０
層に拡大することと、支持ボックス１内のカバープレー
ト２による熱絶縁とによって、ヒータ温度は最高２４０
０℃まで可能である。タングステン薄板及びモリブデン
薄板による熱絶縁層が１０層の場合には、最外位層の温
度は１１９５℃である。幅１６００ｍｍの列形蒸発器の
ための輻射効率は約４７ｋｗ／ｍ2又は典型的には１
６．５ｋｗである。銅、金、銀、ニッケル、クロム、ま
た亜鉛やアルミニウムも蒸発させることが可能である。
層に拡大することと、支持ボックス１内のカバープレー
ト２による熱絶縁とによって、ヒータ温度は最高２４０
０℃まで可能である。タングステン薄板及びモリブデン
薄板による熱絶縁層が１０層の場合には、最外位層の温
度は１１９５℃である。幅１６００ｍｍの列形蒸発器の
ための輻射効率は約４７ｋｗ／ｍ2又は典型的には１
６．５ｋｗである。銅、金、銀、ニッケル、クロム、ま
た亜鉛やアルミニウムも蒸発させることが可能である。
【００３６】列形蒸発器の別の実施例が図３に示されて
いる。
いる。
【００３７】耐熱性材料製、例えば酸化アルミニウム、
酸化マグネシウム、窒化硼素又は二硼化チタンのような
セラミック材料製の隔壁１７を組込むことによって２種
の物質を同時に蒸発させるために列形蒸発器を使用する
ことが可能であり、その場合個々の物質成分は蒸気相に
おいて始めて混合される。このための前提条件は、両物
質成分の蒸気圧が係数２乃至３以上異ならないことであ
る。隔壁１７により支持ボックス１の内室を隔室１８と
隔室１９とに分割することによって、単位時間当りに蒸
発される物質成分Ａの量と物質成分Ｂの量とが影響を受
ける。内室が、該内室の前表面積の数パーセントに過ぎ
ない出口開口４ａを除けば外部に対して極めて効果的に
熱絶縁されているので、両方の隔室１８と１９は同じ温
度から出発することができる。両隔室１８及び１９から
単位時間当りに蒸発される質量は、ほぼ等しいの輻射率
を有する物質の場合にはほぼ次のようになる。すなわ
ち： ｍ１／ｍ２＝（Ｆ１×ｐ１×ｏ１）／（Ｆ２×ｐ２×ｏ
２） 但しｍ：質量（ｇ） Ｆ：蒸発物質の充填された室の表面積 ｐ：前記室温が共通の場合の各物質成分の蒸気圧 実験の結果、このようにして製造された混合物層の組成
の再現能は±１０％であることが確認された。このよう
な混合物層は例えば次の通りである。
酸化マグネシウム、窒化硼素又は二硼化チタンのような
セラミック材料製の隔壁１７を組込むことによって２種
の物質を同時に蒸発させるために列形蒸発器を使用する
ことが可能であり、その場合個々の物質成分は蒸気相に
おいて始めて混合される。このための前提条件は、両物
質成分の蒸気圧が係数２乃至３以上異ならないことであ
る。隔壁１７により支持ボックス１の内室を隔室１８と
隔室１９とに分割することによって、単位時間当りに蒸
発される物質成分Ａの量と物質成分Ｂの量とが影響を受
ける。内室が、該内室の前表面積の数パーセントに過ぎ
ない出口開口４ａを除けば外部に対して極めて効果的に
熱絶縁されているので、両方の隔室１８と１９は同じ温
度から出発することができる。両隔室１８及び１９から
単位時間当りに蒸発される質量は、ほぼ等しいの輻射率
を有する物質の場合にはほぼ次のようになる。すなわ
ち： ｍ１／ｍ２＝（Ｆ１×ｐ１×ｏ１）／（Ｆ２×ｐ２×ｏ
２） 但しｍ：質量（ｇ） Ｆ：蒸発物質の充填された室の表面積 ｐ：前記室温が共通の場合の各物質成分の蒸気圧 実験の結果、このようにして製造された混合物層の組成
の再現能は±１０％であることが確認された。このよう
な混合物層は例えば次の通りである。
【００３８】一酸化珪素−クロム 一酸化珪素−アルミニウム 銅 −アルミニウム ニッケル −クロム ニッケル −銅 銀 −銅 液相から蒸発する銅、ニッケル、銀のような金属の場
合、隔壁の代わりに酸化物、窒化硼素又はタンタルから
成る適当なトラフ形の坩堝を使用することができる。蒸
発温度における前記金属の輻射率は、一酸化珪素又はそ
の他の非導電性物質の輻射率よりも係数２乃至４だけ小
さいので、その結果輻射加熱による熱伝達率もより小さ
くなるので、著しく高いヒータ温度が必要である。これ
によって産業上使用可能な蒸発速度を発生させることが
可能である。
合、隔壁の代わりに酸化物、窒化硼素又はタンタルから
成る適当なトラフ形の坩堝を使用することができる。蒸
発温度における前記金属の輻射率は、一酸化珪素又はそ
の他の非導電性物質の輻射率よりも係数２乃至４だけ小
さいので、その結果輻射加熱による熱伝達率もより小さ
くなるので、著しく高いヒータ温度が必要である。これ
によって産業上使用可能な蒸発速度を発生させることが
可能である。
【図１】本発明の第１実施例による列形蒸発器の３つの
概略図であって、しかも図１の（ａ）は図１の（ｂ）の
Ａ−Ａ線に沿った列形蒸発器の垂直断面図、図１の
（ｂ）は列形蒸発器の平面図、図１の（ｃ）は図１の
（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った列形蒸発器の縦断面図であ
る。
概略図であって、しかも図１の（ａ）は図１の（ｂ）の
Ａ−Ａ線に沿った列形蒸発器の垂直断面図、図１の
（ｂ）は列形蒸発器の平面図、図１の（ｃ）は図１の
（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った列形蒸発器の縦断面図であ
る。
【図２】成膜装置の概略縦断面図である。
【図３】隔壁によって分割された本発明の第２実施例に
よる列形蒸発器の概略図であって、しかも図３の（ａ）
は図３の（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った列形蒸発器の断面
図、図３の（ｂ）は列形蒸発器の平面図である。
よる列形蒸発器の概略図であって、しかも図３の（ａ）
は図３の（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った列形蒸発器の断面
図、図３の（ｂ）は列形蒸発器の平面図である。
１ 支持ボックス、 ２ 輻射プレート、 ２ａ
カバープレート、３ 締込みブロック、 ４ 多層
シールドプレート、 ４ａ 出口開口、５ 被蒸発
物質、 ６ ヒータ、 ７ 支持台、 ９ 冷却
ロール、１０ 巻戻し器、 １１，１２ ガイドロ
ール、 １３ 巻取り器、１４ａ 巻成室、 １４
ｂ 蒸発室、 １５ シャッタ、 １７ 隔壁、
１８，１９ 隔室
カバープレート、３ 締込みブロック、 ４ 多層
シールドプレート、 ４ａ 出口開口、５ 被蒸発
物質、 ６ ヒータ、 ７ 支持台、 ９ 冷却
ロール、１０ 巻戻し器、 １１，１２ ガイドロ
ール、 １３ 巻取り器、１４ａ 巻成室、 １４
ｂ 蒸発室、 １５ シャッタ、 １７ 隔壁、
１８，１９ 隔室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 592034582 デイプローム−インジエニエール ヒルマ ール ヴアイネルト ヴアークウム−フエ アフアーレンステヒニーク ゲゼルシヤフ ト ミツト ベシユレンクテル ハフツン グ ドイツ連邦共和国 カウフボイレン ヴイ ーゼンシユトラーセ 23 (72)発明者 ヒルマール ヴアイネルト ドイツ連邦共和国 カウフボイレン ２ シユールシユトラーセ １
Claims (9)
- 【請求項１】 全面的に設けた熱絶縁体、複数の輻射ヒ
ータ及び、成膜被覆すべき基板に方位づけられた所定数
の蒸気出口開口を有する輻射線シールドを備えた列形蒸
発器において、輻射ヒータがほぼ扁平に構成されて、夫
々上位の輻射線シールドの下側でかつ該輻射線シールド
の遮蔽範囲内に配置されて被蒸発物質の上面に対して平
行に延びており、かつ、被蒸発物質へ向けて方位づけら
れた出口開口が輻射ヒータ間に設けられていることを特
徴とする、列形蒸発器。 - 【請求項２】 被蒸発物質が、高真空内で昇華によって
蒸発する、一酸化珪素、酸化マグネシウム、金属と該金
属酸化物との混合物、クロム合金のような物質である、
請求項１記載の列形蒸発器。 - 【請求項３】 液状金属を収容して該金属を液相から蒸
発させるために高融点金属、窒化硼素、硼化チタン又は
その焼結混合物、酸化アルミニウム、酸化マグネシウ
ム、酸化ベリリウムから成る坩堝が設けられている、請
求項１記載の列形蒸発器。 - 【請求項４】 被蒸発物質を収容する蒸発器部分内に、
ほぼ等しい蒸気圧の２種の昇華性物質を同時に蒸発させ
て該両物質を蒸気相で始めて混合させるために、２つの
隔室に仕切る隔壁が装嵌されている、請求項１又は２記
載の列形蒸発器。 - 【請求項５】 ほぼ等しい蒸気圧の２種の液状物質を収
容して両物質を同時に蒸発させかつ該両物質を気相で始
めて混合するために２つのトラフ型坩堝又は２対の単独
坩堝が設けられている、請求項１又は３記載の列形蒸発
器。 - 【請求項６】 輻射ヒータがタングステン、タンタル又
はモリブデンから成る、請求項１から５までのいずれか
１項記載の列形蒸発器。 - 【請求項７】 輻射ヒータが薄板、線材ネット、面状に
配置された平行な棒材又は線材から構成されている、請
求項１から６までのいずれか１項記載の列形蒸発器。 - 【請求項８】 支持ボックス並びに上位シールドプレー
トの熱絶縁体が共に、単独薄板当り厚さ１ｍｍ以下のモ
リブデン、タングステン又はタンタルから成る複数の単
独薄板によって構成されている、請求項１から７までの
いずれか１項記載の列形蒸発器。 - 【請求項９】 支持ボックス及び上位シールドプレート
の熱絶縁体が共に、層当り１〜４ｍｍ厚の黒鉛、酸化ア
ルミニウム、酸化ジルコニウム又は、窒化硼素と硼化チ
タンとの焼結混合物から成っている、請求項１から７ま
でのいずれか１項記載の列形蒸発器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4104415.0 | 1991-02-14 | ||
| DE4104415A DE4104415C1 (ja) | 1991-02-14 | 1991-02-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0559538A true JPH0559538A (ja) | 1993-03-09 |
Family
ID=6424990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4026432A Pending JPH0559538A (ja) | 1991-02-14 | 1992-02-13 | 列形蒸発器 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5239611A (ja) |
| EP (1) | EP0499124B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0559538A (ja) |
| AT (1) | ATE133719T1 (ja) |
| CA (1) | CA2061176A1 (ja) |
| DE (2) | DE4104415C1 (ja) |
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| JP2013108182A (ja) * | 2005-12-14 | 2013-06-06 | Canon Inc | 蒸着装置 |
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