JPH07258831A - 光ファイバ伝送式レーザ蒸着装置及び蒸着方法 - Google Patents

光ファイバ伝送式レーザ蒸着装置及び蒸着方法

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JPH07258831A
JPH07258831A JP5022494A JP5022494A JPH07258831A JP H07258831 A JPH07258831 A JP H07258831A JP 5022494 A JP5022494 A JP 5022494A JP 5022494 A JP5022494 A JP 5022494A JP H07258831 A JPH07258831 A JP H07258831A
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JP
Japan
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vapor deposition
optical fiber
laser
target
vapor
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Withdrawn
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JP5022494A
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English (en)
Inventor
Masakazu Yoshino
昌和 吉野
Masahiko Mega
雅彦 妻鹿
Haruo Shirata
春雄 白田
Toshihiko Tsunatani
俊彦 綱谷
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ光を熱源として用いた、真空蒸着方法
及び装置に関する。 【構成】 真空チャンバ自体には蒸着熱源を設けず、別
途設けられたレーザ光源(レーザ発振器)から光ファイ
バ伝送により蒸着熱源であるレーザ光を真空チャンバへ
供給するようにし、さらに光路切替え装置を使用するこ
とにより一つの光源から複数の真空チャンバへ順次レー
ザ光を伝送できるようにした真空蒸着装置及びそれを用
いた蒸着方法。 【効果】 一つの光源で複数の真空チャンバ内での蒸着
処理が行え、また、局所チャンバを利用することにより
大型物体等真空チャンバ内へ収納不可能な部材の必要箇
所にも蒸着できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を熱源として
用いた、真空蒸着方法及び装置に関し、光ファイバと光
路切替え装置を利用することにより、一つの光源で複数
の真空チャンバ内での蒸着処理を行えるようにし、ま
た、局所チャンバを利用することにより大型物体等真空
チャンバ内へ収納不可能な部材の必要箇所に蒸着できる
ようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】従来の真空蒸着装置を図5を参照して説
明する。図5に示すように、従来蒸着用の熱源には電子
ビーム34あるいは抵抗線などを用いターゲット33を
加熱し基板32上に蒸着させるのが通例であり、電子ビ
ーム34は真空中でないとビーム損失が大きいため、真
空チャンバ35内部に置かれる必要があった。そのた
め、コーティングが行われる真空チャンバ35には必ず
熱源が内部に設置されている必要があり、段取り作業等
の無駄を省くためには、図6に示すように、真空チャン
バ(挿入室、前処理室、コーティング室、冷却室、取出
室)35を並べ、この中を被蒸着物が順次バルブを開閉
しながら無人搬送されるようなシステムを作る必要があ
った。また、従来被蒸着物は真空チャンバ35内に入る
大きさであることが前提であり、真空チャンバ35内ま
で搬送できるものに限られており、大型物体や搬送でき
ない部品の局所コーティング技術はなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来法には、以下
のような問題がある。 (1)コーティング種類が多種にわたる場合、図6に示
した1ラインのみで処理しようとすると真空チャンバ壁
などを介しての異なる蒸着元素間の汚染が心配となる。 (2)そのため、コーティングの種類別に図6に示すよ
うな一つのラインをあてるとかなりの大きなシステム系
が必要となり、大きな場所を占有し、また、コーティン
グ量が多くないと採算が取れない問題がある。 (3)複数の真空チャンバを使用して蒸着を行う場合、
それぞれの真空チャンバごとにターゲットの加熱用の熱
源が必要であり、また、加熱源の休止期間が長くなり、
非効率的である。 (4)従来法では、被蒸着物はあくまでも真空チャンバ
内に入る小さな部品であり、大型部品や搬送できないも
のについては蒸着は不可能であった。
【0004】本発明は上記技術水準に鑑み、従来法の有
する不具合を解消した蒸着方法及び装置を提供するもの
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は(1)チャンバ
内を真空にするための排気系接続用の排気口と、光ファ
イバ伝送されるレーザ光を受け、真空チャンバ内のター
ゲットに照射する蒸着用レーザ光学系と、ヒータに接続
するヒータ線等を導入するためのヒータ線等導入ポート
と、内部装置、被蒸着物等を出し入れするための装入口
とを備えた真空チャンバ本体の内部に、前記蒸着用レー
ザ光学系の光学機構からの距離及び角度を調整する距離
調整機構及び角度調整機構を備えたターゲット支持台並
びに支持棒で支持され、ヒータが装着された被蒸着物保
持台が設置されてなることを特徴とする光ファイバ伝送
式レーザ蒸着装置、(2)前記光ファイバ伝送式レーザ
蒸着装置を使用し、ターゲット支持台上に置かれたター
ゲットを光ファイバで伝送されたレーザ光で加熱蒸発さ
せ、被蒸着部物保持台に装着されヒータにより加熱され
た被蒸着物上に蒸着させることを特徴とする真空蒸着方
法、(3)前記光ファイバ伝送式レーザ蒸着装置を複数
個設置し、各蒸着装置と単一のレーザ発振器とを光路切
替え装置を介して光ファイバで接続し、各蒸着装置にお
いて順次蒸着処理を行うことを特徴とする真空蒸着方
法、(4)前記光ファイバ伝送式レーザ蒸着装置を複数
個設置し、各蒸着装置と単一のレーザ発振器とを光路切
替え装置を介して光ファイバで接続し、いずれかの蒸着
装置において蒸着処理を行うようにし、単一のレーザ発
振器により複数個の真空蒸着装置を稼働させることを特
徴とする真空蒸着方法、(5)前記光ファイバ伝送式レ
ーザ蒸着装置を複数個設置し、各蒸着装置と単一のレー
ザ発振器とを光路切替え装置を介して光ファイバで接続
し、一つの蒸着装置において蒸着処理を行う間に、他の
蒸着装置において準備作業を行うようにし、順次蒸着装
置を稼働させることにより連続的の蒸着処理を行うこと
を特徴とする真空蒸着方法、(6)チャンバ内を真空に
するための排気系接続用の排気口と、光ファイバ伝送さ
れるレーザ光を受け、真空チャンバ内のターゲットに照
射する蒸着用レーザ光学系及び被蒸着物に照射する光学
機構と、内部装置、ターゲット等を出し入れするための
装入口とを備えた局所真空チャンバ本体の内部に、前記
蒸着用レーザ光学系の光学機構からの距離及び角度を調
整する距離調整機構及び角度調整機構を備えたターゲッ
ト支持台が設置されており、被蒸着物を含む部材に取り
付け可能に構成されてなることを特徴とする光ファイバ
伝送式レーザ蒸着装置、及び前記(6)の光ファイバ伝
送式レーザ蒸着装置を取り付け、内部を真空にした後、
光ファイバで伝送されたレーザ光でターゲット支持台上
に置かれたターゲットを加熱蒸発させ、光ファイバで伝
送されたレーザ光で加熱された被蒸着物上に蒸着させる
ことを特徴とする真空蒸着方法である。
【0006】本発明に係る蒸着装置の構成は、真空チャ
ンバ自体には蒸着熱源を設けず、別途設けられたレーザ
光源(レーザ発振器)から光ファイバ伝送により蒸着熱
源であるレーザ光を真空チャンバへ供給するようにし、
さらに光路切替え装置を使用することにより一つの光源
から複数の真空チャンバへ順次レーザ光を伝送できるよ
うにしている点に特徴がある。また、真空チャンバを他
の部材に装着できる局所真空チャンバとすることによ
り、大型部品や搬送できない部品などの局所コーティン
グを可能にしている。
【0007】
【作用】以下、図面を参照して本発明のレーザ蒸着方法
及び装置について詳細に説明する。図1及び図2は本発
明に係るレーザ蒸着装置の1例を示す概略図である。同
図に示すように、真空チャンバ本体1には、真空吸引用
の排気系接続用の排気口2と、光ファイバ6により伝送
されたレーザ光をターゲット33上に集光させる光学機
構18を設置するための光学機構設置用フランジ9、光
ファイバ取付台8及び光学機構ホルダ17などを備えた
蒸着用レーザ光学系26が設けられている。また、内部
の状態を監視するための内部監視用窓4、5、11、ヒ
ータ12を加熱するためのヒータ線36や熱電対37を
真空チャンバ本体1内に導入するためのヒータ線等導入
ポート7及び蒸着終了後に真空チャンバ本体1内部を常
圧に戻すため大気や窒素ガス等を導入するリークバルブ
10が設けられている。ターゲット33は、光学機構1
8との距離を調整し、ターゲット33上でのレーザ光の
エネルギ密度を変化させ、蒸発条件を制御するための距
離調整機構19及びレーザ光の入射角度及びターゲット
保持台14と被蒸着物保持台13に保持される基板32
などの被蒸着物との角度を調整するための角度調整機構
15を有するターゲット保持台14に保持される。ま
た、被蒸着物保持台13は、裏面より被蒸着物をヒータ
12で加熱する構造となっている。
【0008】以上のような構成により、光ファイバ6に
より伝送され、光学機構18により集光されたレーザ光
によりターゲット33が加熱されて蒸発し、ヒータ線3
6に接続するヒータ12によって加熱された被蒸着物に
蒸着される。なお、図中の3は真空チャンバへ内部の各
装置やターゲットを出し入れするための装入口の扉、1
6は被蒸着物保持台13の支持棒、20は真空チャンバ
本体1の支持脚を示す。 本構成においては、熱源とな
るレーザ光は、真空チャンバ本体1の外部に設置される
発振器から光ファイバ6により伝送されるため、従来の
真空チャンバにおける抵抗加熱、電子ビーム加熱等の真
空チャンバ内加熱方式に比べ、真空チャンバの構成が簡
素となる。
【0009】図3に示すように、前記構成の真空チャン
バを備えた蒸着装置を複数個設置し(図3にはA1、A
2、A3の3個の例を示す)、光路切替え装置25、光
ファイバ6を組み合わせて使用することにより、準備作
業を順次行い、準備が完了した蒸着装置へレーザ発振器
21からミラー23、光ファイバ入射光学系24、光フ
ァイバ6を経由してレーザ光22を伝送し、蒸着を行わ
せることによって、施工能率を高めることができる。図
3の状態では、蒸着装置A1は被蒸着物、ターゲット等
の取り替え作業中であり、蒸着装置A2は真空引き中、
蒸着装置A3は蒸着作業中である。また、各々の蒸着装
置を一つの蒸着物質専用に使用するというような使用方
法により、チャンバ壁等を介した膜への不純物混入の恐
れを少なくすることができる。
【0010】また、本発明の局所真空チャンバを備え、
光ファイバによりレーザ光を伝送させる蒸着装置は、大
型部品その他の搬送不可能あるいはチャンバ内に入らな
い部品に局所コーティングを行う場合に効果的である。
図4にこの局所真空チャンバを備え、光ファイバにより
レーザ光を伝送させる蒸着装置により、大型部品の特定
部位に蒸着を行う例を示す。図4の装置は、チャンバ内
を真空にするための排気系接続用の排気口(図示せず)
と、光ファイバ伝送されるレーザ光を受け、真空チャン
バ内のターゲット27に照射する蒸着用レーザ光学系2
6及び被蒸着物に照射する局所加熱用レーザ光学系31
と、ターゲット27等を出し入れするための装入口(図
示せず)とを備えた局所真空チャンバ本体30の内部
に、前記蒸着用レーザ光学系26の光学機構からの距離
及び角度を調整する距離調整機構及び角度調整機構を備
えたターゲット支持台14が設置されている。この装置
を、被蒸着物を含む部材28の位置に移動させ、蒸着箇
所29を覆うように装着し、内部を減圧にし、蒸着を行
う。蒸着装置を被蒸着物を含む部材28に装着する手段
は、特に限定されずそれぞれの条件に応じて適当な手段
を選定すればよいが、例えば溶接や半だ付け等の手段を
採ることができる。また、図4には蒸着箇所29を加熱
する手段としてレーザ光を使用する例を示したが、この
加熱手段はレーザ光に限定されるものではない。
【0011】
【実施例】以下実施例により本発明の方法及び装置をさ
らに具体的に説明する。 (実施例)図1に示した構成の蒸着装置を使用し、次の
条件により蒸着試験を行った。その結果、膜厚4μm、
硬さ約700Hvの良好なγ−Al2 3 膜を形成する
ことができた。 蒸着条件 レーザ源: YAGレーザ(λ=1.06μ
m) 出力: 100W 雰囲気圧力: 6×10-5Torr 基板温度: 800℃ 基板材料: SUS(硬さ Hv180) ターゲット材料: 99.5%Al2 3 蒸着時間: 20分
【0012】
【発明の効果】本発明の蒸着装置及び蒸着方法によれば
次のような効果がある。すなわち、レーザ蒸着装置の蒸
着熱源をレーザ光とし、光源は真空チャンバ本体の外に
おいて光ファイバで伝送するようにしているので、一つ
の光源で多数箇所に設置したチャンバでのマルチ作業が
可能となり、また、真空チャンバ本体を局所真空チャン
バとすることにより従来技術では蒸着不可能な大型部品
あるいは搬送不可能な部品に対しても蒸着処理を施すこ
とができる。個々の効果としては次のようなものがあ
る。 (1)一つの光源で複数の蒸着装置を駆動させることが
できる。 (2)個々に熱源を装着する必要がないので、各真空チ
ャンバ本体部分の構造が簡素で安価となり、装置移動等
も容易となるうえ、設置場所も狭くてよいので、複数の
装置を設置するのが容易となる。 (3)複数個の蒸着装置を設置し、時期をずらせて稼働
させることにより作業の段取り、真空引きなどによる蒸
着準備作業の手待ち時間をなくし、高能率な蒸着作業を
行うことができる。 (4)個々のチャンバ毎に蒸着物を限定するなどの使用
方法により、蒸着時のチャンバ壁等からの蒸着膜への汚
染が軽減できる。 (5)移動が簡単で大型部材の壁面等に装着が容易な局
所真空チャンバの使用により、従来チャンバ内に入らな
いため、施工不可能であった大型部品、搬送不可能部品
についてのコーティングも可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーザ蒸着装置の1実施態様を示
す概略側面図。
【図2】本発明に係るレーザ蒸着装置の1実施態様を示
す概略平面図。
【図3】一つの光源で複数の蒸着装置を稼働させるシス
テムの1例を示す概略説明図。
【図4】局所真空チャンバを用いた蒸着装置の1実施態
様を示す概略側面図。
【図5】従来の蒸着方法の1例を示す概要図。
【図6】従来の蒸着システムの1例を示す概要図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 綱谷 俊彦 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チャンバ内を真空にするための排気系接
    続用の排気口と、光ファイバ伝送されるレーザ光を受
    け、真空チャンバ内のターゲットに照射する蒸着用レー
    ザ光学系と、ヒータに接続するヒータ線等を導入するた
    めのヒータ線等導入ポートと、内部装置、被蒸着物等を
    出し入れするための装入口とを備えた真空チャンバ本体
    の内部に、前記蒸着用レーザ光学系の光学機構からの距
    離及び角度を調整する距離調整機構及び角度調整機構を
    備えたターゲット支持台並びに支持棒で支持され、ヒー
    タが装着された被蒸着物保持台が設置されてなることを
    特徴とする光ファイバ伝送式レーザ蒸着装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の光ファイバ伝送式レー
    ザ蒸着装置を使用し、ターゲット支持台上に置かれたタ
    ーゲットを光ファイバで伝送されたレーザ光で加熱蒸発
    させ、被蒸着部物保持台に装着されヒータにより加熱さ
    れた被蒸着物上に蒸着させることを特徴とする真空蒸着
    方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の光ファイバ伝送式レー
    ザ蒸着装置を複数個設置し、各蒸着装置と単一のレーザ
    発振器とを光路切替え装置を介して光ファイバで接続
    し、各蒸着装置において順次蒸着処理を行うことを特徴
    とする真空蒸着方法。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の光ファイバ伝送式レー
    ザ蒸着装置を複数個設置し、各蒸着装置と単一のレーザ
    発振器とを光路切替え装置を介して光ファイバで接続
    し、いずれかの蒸着装置において蒸着処理を行うように
    し、単一のレーザ発振器により複数個の真空蒸着装置を
    稼働させることを特徴とする真空蒸着方法。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の光ファイバ伝送式レー
    ザ蒸着装置を複数個設置し、各蒸着装置と単一のレーザ
    発振器とを光路切替え装置を介して光ファイバで接続
    し、一つの蒸着装置において蒸着処理を行う間に、他の
    蒸着装置において準備作業を行うようにし、順次蒸着装
    置を稼働させることにより連続的に蒸着処理を行うこと
    を特徴とする真空蒸着方法。
  6. 【請求項6】 チャンバ内を真空にするための排気系接
    続用の排気口と、光ファイバ伝送されるレーザ光を受
    け、真空チャンバ内のターゲットに照射する蒸着用レー
    ザ光学系及び被蒸着物に照射する局所加熱用レーザ光学
    系と、内部装置、ターゲット等を出し入れするための装
    入口とを備えた局所真空チャンバ本体の内部に、前記蒸
    着用レーザ光学系の光学機構からの距離及び角度を調整
    する距離調整機構及び角度調整機構を備えたターゲット
    支持台が設置されており、被蒸着物を含む部材に取り付
    け可能に構成されてなることを特徴とする光ファイバ伝
    送式レーザ蒸着装置。
  7. 【請求項7】 被蒸着物を含む部材に、請求項6の光フ
    ァイバ伝送式レーザ蒸着装置を取り付け、内部を真空に
    した後、光ファイバで伝送されたレーザ光でターゲット
    支持台上に置かれたターゲットを加熱蒸発させ、光ファ
    イバで伝送されたレーザ光で加熱された被蒸着物上に蒸
    着させることを特徴とする真空蒸着方法。
JP5022494A 1994-03-22 1994-03-22 光ファイバ伝送式レーザ蒸着装置及び蒸着方法 Withdrawn JPH07258831A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5908623B1 (ja) * 2015-02-13 2016-04-26 京華堂實業股▲ふん▼有限公司 ナノ粒子製造システム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5908623B1 (ja) * 2015-02-13 2016-04-26 京華堂實業股▲ふん▼有限公司 ナノ粒子製造システム

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