JPH08134643A - 観測窓への蒸気付着防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 観測窓への蒸気蒸着量の低減を図った観測窓
への蒸気付着防止装置を提供する。 【構成】 真空容器１１の内部を観測する観測窓２４を
観測部２１に装着してこの観測部２１を開口付仕切り板
２６によって分離し、仕切り板２６にて分離した観測窓
２４側の観測部２１に不活性ガスを導入するガス導入系
３０を設ける一方、真空容器１１側の観測部２１に差動
排気系３１を設け、仕切り板２６に観測窓２４側の観測
部２１に導入された不活性ガスを真空容器１１側に超音
速で射出するノズル３２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、観測窓への蒸気付着防
止装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２及び図３に従来の観測窓への蒸気付
着防止装置を有する真空蒸着装置の概略をそれぞれ示
す。

【０００３】図２に示すように、密封された真空容器１
０１の内部にはターゲット１０２が入れられたるつぼ１
０３が設置され、このるつぼ１０３の上方には蒸着板１
０４が設置できるようになっている。そして、この真空
容器１０１にはるつぼ１０３内のターゲット１０２に電
子ビームＡを照射する電子銃１０５が装着されると共
に、真空容器１０１の内部を真空状態とする真空排気系
１０６が設けられている。

【０００４】また、真空容器１０１の斜め上部には外部
から真空容器１０１の内部を観測する観測部１０７が設
けられている。即ち、真空容器１０１の上部には開口１
０８が形成され、この開口１０８に観測窓１０９が装着
されている。そして、この観測窓１０９から真空容器１
０１の内部を撮影できるようにビデオカメラ１１０が設
置されている。

【０００５】従って、真空容器１０１の内部を真空排気
系１０６によって真空状態とし、るつぼ１０３内のター
ゲット１０２に対して電子銃１０５から電子ビームＡを
照射して加熱する。このとき、ターゲット１０２からは
使用ターゲットの種類やその表面温度に応じた蒸気圧に
よってるつぼ１０３等に固有の蒸気分布（cosⁿα分布の
定義は図２に示す通りであり、一般的にはｎ≒１であ
る。）で蒸気Ｂを発生する。すると、このるつぼ１０３
の上方の蒸着板１０４にこの蒸気Ｂが蒸着することとな
る。そして、このとき、るつぼ１０３内のターゲット１
０２への電子ビームＡの照射位置の確認やるつぼ１０３
内のターゲット１０２の量の確認等を、真空容器１０１
の外部から観測窓１０９を介して行い、且つ、ビデオカ
メラ１１０によって撮影する。

【０００６】ところで、真空容器１０１の観測部１０７
は、前述したように、電子ビームＡの照射位置やターゲ
ット１０２の量を外部から確認できるような位置に設け
ている。従来、この観測部１０７は真空容器１０１にお
いてるつぼ１０３の斜め上方に設けられており、この場
合、この観測部１０７の設置角度βは小さい方が望まし
い。一方、るつぼ１０３内のターゲット１０２の加熱・
溶融に伴って発生する蒸気Ｂの一部が観測部１０７に流
入して観測窓１０９に蒸着することがある。このような
観測窓１０９への蒸気Ｂの蒸着量の低減化や蒸気Ｂの流
入輻射熱量の低減化を図ると共に、真空容器１０１内の
構造物（蒸着板１０４等）との干渉回避による観測部１
０７（観測窓１０９）からの観測視野の拡大等の図るた
めに、前述した観測部１０７の設置角度βは大きい方が
望ましい。従って、従来はこの観測部１０７の設置角度
βを２０〜３０度程度としていてた。

【０００７】しかし、観測部１０７（観測窓１０９）か
らの観測視野は拡大されるものの、蒸着板１０４への蒸
気Ｂの蒸着作業を長時間行なってこれを常時観測窓１０
９から観測していた場合、この観測窓１０９への蒸気Ｂ
の蒸着量を低減させることは困難であった。そのため、
従来は、図２に示すように、真空容器１０１内に観測部
１０７とるつぼ１０３の間に位置するようにシャッタ１
１１を設け、シャッタ開閉部１１２によって必要に応じ
て開閉したり、連続的に開閉動作を行なうことで、観測
窓１０９への単位時間当たりの蒸気Ｂの蒸着量を制限す
るようにしたものがある。

【０００８】また、図３に示すように、真空容器１０１
の側部に観測部１２１が設け、反射鏡１２２を介して内
部を観察するようにしたものがある。即ち、真空容器１
０１の側部には開口１２３が形成され、この開口１２３
に観測窓１２４が装着されている。反射鏡１２２は多角
柱形状をなして観測窓１２４の前方に位置し、回転駆動
部１２５によって回転自在となっている。そして、この
観測窓１２４から真空容器１０１の内部を撮影できるよ
うにビデオカメラ１２６が設置されている。

【０００９】従って、るつぼ１０３内のターゲット１０
２に電子銃１０５から電子ビームＡを照射加熱して蒸気
Ｂを発生させ、るつぼ１０３の上方の蒸着板１０４にこ
の蒸気Ｂが蒸着する。このとき、るつぼ１０３内のター
ゲット１０２への電子ビームＡの照射位置の確認やるつ
ぼ１０３内のターゲット１０２の量の確認等を、真空容
器１０１の観測窓１２４から反射鏡１２２を介して行
う。そして、反射鏡１２２の使用面に蒸気Ｂが付着した
場合には、回転駆動部１２５によって反射鏡１２２を回
転し、まだ使用していない面を用いて観測を行う。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来のシャッタ１１１あるいは反射鏡１２２を用いた従来
の観測窓への蒸気付着防止装置にあっても、観測窓１０
９への蒸気Ｂの蒸着量の低減作用は不十分であった。即
ち、これら従来の蒸気付着防止装置では、観測窓１０９
あるいは反射鏡１２２の蒸気発生部への暴露時には、単
位時間当たりの観測窓１０９への蒸気蒸着量は非採用時
と比べて変化がないことがわかった。従って、蒸発量が
多いときには、短時間で観測窓１０９への蒸気蒸着に生
じて真空容器１０１内が観測不能となる。更に、蒸気蒸
着量が多い条件のときほど、るつぼ１０３内のターゲッ
ト１０２の量を確認する頻度が高くなり、この蒸気蒸着
量の増大に伴って観測窓１０９への蒸気蒸着量は加速的
に増大することとなってしまう。このため、長時間連続
運転を要する商用プラントにあっては、装置のメンテナ
ンスが面倒となると共にそのメンテナンスに要す時間も
多くなってしまうという問題があった。

【００１１】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、観測窓への蒸気蒸着量の低減を図った観測窓へ
の蒸気付着防止装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の観測窓への蒸気付着防止装置は、真空容器
の所定の位置に容器内観測部が設けられた蒸気付着防止
装置において、前記容器内観測部に装着された外部から
前記真空容器の内部を観測する観測窓と、前記容器内観
測部を前記観測窓側と真空容器側とに分離する開口付仕
切り板と、該仕切り板にて分離した観測窓側の前記容器
内観測部に不活性ガスを導入するガス導入系と、前記仕
切り板に形成された開口と同心上に装着されて該仕切り
板で分離した観測窓側の前記容器内観測部に導入された
不活性ガスを前記真空容器側に射出するノズルとを具え
たことを特徴とするものである。

【００１３】また、本発明の観測窓への蒸気付着防止装
置は、請求項１記載の観測窓への蒸気付着防止装置にお
いて、仕切り板にて分離した真空容器側の容器内観測部
を真空排気する差動排気系を設けたことを特徴とするも
のである。

【００１４】更に、本発明の観測窓への蒸気付着防止装
置は、請求項１または請求項２記載の観測窓への蒸気付
着防止装置において、容器内観測部に真空容器の内部保
護用の防護用ゲート弁を設けたことを特徴とするもので
ある。

【００１５】

【作用】観測窓への蒸気の流入は真空容器内部から仕切
り板の開口及びノズルを通過してこの仕切り板にて分離
した観測窓側の容器内観測部に流入したものに限られる
が、この仕切り板にて分離した観測窓側の容器内観測部
にはガス導入系により不活性ガスが導入されており、こ
の不活性ガスが仕切り板に装着されたノズルを通して真
空容器側に射出することで、この不活性ガスの散乱によ
って観測窓側への蒸気の流入が回避される。

【００１６】また、差動排気系によって仕切り板にて分
離した真空容器側の容器内観測部を真空排気すること
で、仕切り板にて分離した観測窓側の容器内観測部に導
入された不活性ガスは、ノズルを通して真空状態にある
真空容器側に超音速にて射出することとなり、観測窓側
への蒸気の流入が確実に阻止される。

【００１７】更に、容器内観測部に真空容器の内部保護
用の防護用ゲート弁を設けたことで、観測部で真空破壊
が生じた場合に真空容器の内部が保護される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１９】図１に本発明の一実施例に係る観測窓への
蒸気付着防止装置を表す概略を示す。

【００２０】図１に示すように、本実施例の観測窓への
蒸気付着防止装置において、密封された真空容器１１の
内部にはターゲット１２が入れられたるつぼ１３が設置
され、このるつぼ１３の上方には蒸着板１４が設置でき
るようになっている。そして、この真空容器１１にはる
つぼ１３内のターゲット１２に電子ビームＡを照射する
電子銃１５が装着されると共に、真空容器１１の内部を
真空状態とする真空排気系１６が設けられている。

【００２１】また、真空容器１１の斜め上部には外部か
ら真空容器１１の内部を観測する観測部２１が設けられ
ている。即ち、真空容器１１の上部には開口２２が形成
され、この開口２２には真空容器１１の内外差圧を維持
する円筒形状をなす保持部２３が連結され、この保持部
２３の端部に観測窓２４が装着されている。そして、こ
の観測窓２４から真空容器１１の内部を撮影できるよう
にビデオカメラ２５が設置されている。

【００２２】また、保持部２３には内部を観測窓２４側
と真空容器１１側とに分離する開口付の仕切り板２６が
取付けられている。そして、仕切り板２６にて分離した
観測窓２４側の保持部２３にはガス流量調整用のニード
ル弁２７及びガス中の水分を捕獲するためのトラップ２
８、不活性ガス供給源２９等からなるガス導入系３０が
接続されており、この仕切り板２６にて分離した観測窓
２４側の保持部２３内に不活性ガスを導入することがで
きるようになっている。一方、仕切り板２６にて分離し
た真空容器１１側の保持部２３には真空排気する差動排
気系３１が接続されており、この仕切り板２６にて分離
した真空容器１１側の保持部２３内を真空にすることが
できるようになっている。

【００２３】また、前述した仕切り板２６には開口と同
心上に円錐形状をなすノズル３２が真空容器１１側が先
細となるように装着されており、仕切り板２６で分離し
た観測窓２４側の保持部２３内に導入された不活性ガス
を真空容器１１側の保持部２３内に超音速で射出するこ
とができるようになっている。更に、真空容器１１と保
持部２３との間には保護用ゲート弁３３が設けられてお
り、観測部２１（保持部２３）で真空破壊等を生じた場
合に真空容器１１の内部を保護することができる。

【００２４】従って、真空容器１１の内部を真空排気系
１６によって真空状態とし、るつぼ１３内のターゲット
１２に対して電子銃１５から電子ビームＡを照射して加
熱する。このとき、ターゲット１２からは使用ターゲッ
トの種類やその表面温度に応じた蒸気圧によってるつぼ
１３から蒸気Ｂを発生する。すると、このるつぼ１３の
上方の蒸着板１４にこの蒸気Ｂが蒸着することとなる。
そして、このとき、るつぼ１３内のターゲット１２への
電子ビームＡの照射位置の確認やるつぼ１３内のターゲ
ット１２の量の確認等を、真空容器１１の外部から観測
窓２４を介して行い、且つ、ビデオカメラ２５によって
撮影する。

【００２５】このとき、真空排気系１６と共に差動排気
系３１を作動して真空容器１１及び保持部２３の内部を
真空状態とする一方、ガス導入系３０を作動して仕切り
板２６にて分離した観測窓２４側の保持部２３内に不活
性ガスを導入する。すると、この仕切り板２６にて分離
した観測窓２４側の保持部２３内に導入された不活性ガ
スは拡散し、拡散した不活性ガスは仕切り板２６の開口
及びノズル３２を通って仕切り板２６で分離した真空容
器１１側の保持部２３内に流入する。なお、この場合、
ガス導入系３０から観測窓２４側の保持部２３内に導入
されるガスを不活性ガスとしたが、これは真空容器１１
内の構造物やターゲット１２等との反応を極力回避する
ためである。

【００２６】一方、仕切り板２６で分離した真空容器１
１側の保持部２３は差動排気系３１によって高真空状態
に維持されており、仕切り板２６にて分離した観測窓２
４側の保持部２３内で拡散した不活性ガスはノズル３２
を通って超音速流となり、真空容器１１側の保持部２３
内に射出される。即ち、仕切り板２６のノズル３２開口
近傍は高密度状態で導入ガスが射出している状態とな
る。

【００２７】ところで、観測窓２４に蒸気Ｂが付着する
ためには、真空容器１１内の蒸気Ｂが仕切り板２６にて
分離された真空容器１１側の保持部２３からこの仕切り
板２６の開口及びノズル３２を通過し、仕切り板２６に
て分離した観測窓２４側の保持部２３に流入しなければ
ならない。しかし、前述したように、仕切り板２６にて
分離した観測窓２４側の保持部２３内にはガス導入系３
０により不活性ガスが導入され、この不活性ガスが仕切
り板２６のノズル３２を通して高真空状態にある真空容
器１１側の保持部２３に超音速で射出している。そのた
め、蒸気Ｂはこの不活性ガスと散乱を生じ、この不活性
ガスは高密度であるためにこの蒸気Ｂと不活性ガスは多
重散乱を生じる。従って、真空容器１１内の蒸気Ｂが仕
切り板２６の開口及びノズル３２を通過して観測窓２４
側の保持部２３に流入することはほとんどなく、観測窓
２４への蒸気の付着を回避できる。

【００２８】なお、本実施例では、ガス導入系３０から
のガス導入口を観測窓２４の近傍に設けており、保持部
２３におけるこの観測窓２４の近傍は導入された不活性
ガスで置換された状態にある。従って、仕切り板２６の
ノズル３２を通って流入した極微量の蒸気Ｂも、この置
換ガスとの散乱によって直接的に観測窓２４に衝突する
ことはなく、観測窓２４への蒸気の付着を回避できる。

【００２９】このように本実施例の観測窓への蒸気付着
防止装置にあっては、仕切り板２６にて分離した観測窓
２４側の保持部２３内にガス導入系３０により不活性ガ
スを導入し、この不活性ガスを仕切り板２６のノズル３
２を通して真空容器１１側に超音速で射出することによ
り、真空容器１１内の蒸気Ｂはこの不活性ガスと散乱を
生じ、この蒸気Ｂが仕切り板２６の開口及びノズル３２
を通過して観測窓２４側に流入することはほとんどな
く、観測窓２４への蒸気の付着を回避できる。従って、
観測窓２４への蒸着によるメンテナンスを極力減少する
ことで、真空蒸着装置の運転時間に制限を与えることは
なくなる。

【００３０】また、上述した実施例において、観測窓２
４の材質としては、観測に可視光を利用する場合にはガ
ラスを使用し、有機物質などがＸ線等の放射線を利用す
る場合には放射線の減衰が小さい物質（Ｂｅ，Ａｌな
ど）を使用する。しかし、ガラスのような物質は熱的耐
久性が低く、また、放射線の減衰が小さい物質は減衰を
最小限とするために極力薄くして使用する必要上熱容量
が小さい。そのため、真空容器１１内の高温状態にある
ターゲット１２を観測する場合には、観測窓２４にこの
高温部からの輻射熱対策を施す必要があったが、本実施
例の観測窓２４側へのこの輻射熱の流入量は仕切り板２
６の開口やノズル３２によって制限を受けるため、この
観測窓２４への全流入輻射熱量を低減できる。

【００３１】更に、本実施例の観測窓への蒸気付着防止
装置では、従来の蒸気付着防止装置のように、機械的な
装置及び駆動部分がなく、故障等の発生もなくなって装
置を安定して運転することができる。

【００３２】また、上述した実施例において、仕切り板
２６にて分離した真空容器１１側の保持部２３であって
保護用ゲート弁３３の観測窓２４側にピンホール部を設
け、差動排気系３１による真空排気効果を向上すること
により、実用上好ましい装置とすることができる。

【００３３】なお、上述の実施例にあっては、本発明の
観測窓への蒸気付着防止装置を真空蒸着装置に適用し、
観測窓２４への蒸気の付着を防止する目的として説明し
たが、ターゲット１２、真空容器１１内の構造物、他系
統導入ガス等の種類によっては、反応性ガス等の観測窓
２４への衝突、作用による観測窓２４の汚濁、破損、変
質などの防止にも効果を奏するものである。

【００３４】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明の観測窓への蒸気付着防止装置によれば、外
部から真空容器の内部を観測する観測窓を容器内観測部
に装着してこの容器内観測部を開口付仕切り板によって
観測窓側と真空容器側とに分離し、仕切り板にて分離し
た観測窓側の容器内観測部に不活性ガスを導入するガス
導入系を設けると共に仕切り板に形成された開口と同心
上に装着されて仕切り板で分離した観測窓側の容器内観
測部に導入された不活性ガスを真空容器側に射出するノ
ズルを設けたので、仕切り板にて分離した観測窓側の観
測部内に導入された不活性ガスをノズルを通して真空容
器側に射出し、真空容器内の蒸気をこの不活性ガスと散
乱させることで、蒸気が観測窓側に流入することはほと
んどなく、観測窓への蒸気蒸着量の低減を図ることがで
きると共に、観測窓への流入輻射熱量を相対的に低減し
て熱的破損を防止することができる。その結果、観測窓
の使用寿命を延長して観測窓への蒸着に伴う装置のメン
テナンスを減少して装置の稼働効率を向上することがで
きる。

【００３５】また、本発明の観測窓への蒸気付着防止装
置によれば、仕切り板にて分離した真空容器側の容器内
観測部を真空排気する差動排気系を設けたので、仕切り
板にて分離した観測窓側の容器内観測部に導入された不
活性ガスは、ノズルを通して真空状態にある真空容器側
に超音速にて射出することとなり、観測窓側への蒸気の
流入を確実に阻止することができる。

【００３６】また、本発明の観測窓への蒸気付着防止装
置によれば、容器内観測部に真空容器の内部保護用の防
護用ゲート弁を設けたので、観測部で真空破壊が生じた
場合に真空容器の内部を保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る観測窓への蒸気付着防
止装置を表す概略図である。

【図２】従来の観測窓への蒸気付着防止装置を有する真
空蒸着装置の概略図ある。

【図３】従来の観測窓への蒸気付着防止装置を有する真
空蒸着装置の概略図である。

【符号の説明】

１１ 真空容器 １２ ターゲット １３ るつぼ １４ 蒸着板 １５ 電子銃 １６ 真空排気系 ２１ 観測部 ２３ 保持部 ２４ 観測窓 ２６ 仕切り板 ３０ ガス導入系 ３１ 差動排気系 ３２ ノズル ３３ 保護用ゲート弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器の所定の位置に容器内観測部が
   設けられた蒸気付着防止装置において、前記容器内観測
   部に装着された外部から前記真空容器の内部を観測する
   観測窓と、前記容器内観測部を前記観測窓側と真空容器
   側とに分離する開口付仕切り板と、該仕切り板にて分離
   した観測窓側の前記容器内観測部に不活性ガスを導入す
   るガス導入系と、前記仕切り板に形成された開口と同心
   上に装着されて該仕切り板で分離した観測窓側の前記容
   器内観測部に導入された不活性ガスを前記真空容器側に
   射出するノズルとを具えたことを特徴とする観測窓への
   蒸気付着防止装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の観測窓への蒸気付着防止
   装置において、仕切り板にて分離した真空容器側の容器
   内観測部を真空排気する差動排気系を設けたことを特徴
   とする観測窓への蒸気付着防止装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の観測窓へ
   の蒸気付着防止装置において、容器内観測部に真空容器
   の内部保護用の防護用ゲート弁を設けたことを特徴とす
   る観測窓への蒸気付着防止装置。