JPH1136064A - 真空蒸着装置 - Google Patents

真空蒸着装置

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JPH1136064A
JPH1136064A JP19371197A JP19371197A JPH1136064A JP H1136064 A JPH1136064 A JP H1136064A JP 19371197 A JP19371197 A JP 19371197A JP 19371197 A JP19371197 A JP 19371197A JP H1136064 A JPH1136064 A JP H1136064A
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JP
Japan
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crucible
substrate
vapor
evaporating
auxiliary
Prior art date
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Pending
Application number
JP19371197A
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English (en)
Inventor
Atsushi Hirata
淳 平田
Joshi Shinohara
譲司 篠原
Akihiro Nomura
昭博 野村
Shiko Matsuda
至康 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 るつぼからの蒸気流の側方への広がりを抑制
してエネルギー効率と蒸着効率を向上させる真空蒸着装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】 電子銃3と、るつぼ5と、該るつぼ5を
内蔵し真空排気された真空チャンバー6とを備え、その
蒸発材料4の湯面に電子ビーム2を照射して加熱、蒸発
させて、真空チャンバー6内を連続して走行する帯状の
基板1に、蒸発材料4を蒸着して被膜を成形する真空蒸
着装置であって、前記るつぼ5の両側に並設した前記蒸
発材料4とは異質の蒸発材料12を収容する補助るつぼ
11と、るつぼ5と補助るつぼ11から基板1に至る蒸
発材料の蒸気の移動経路の周囲に設けられた回収パネル
7とを有し、前記補助るつぼ11からの異質の蒸発材料
12の蒸気流により、るつぼ5からの蒸発材料4の蒸気
流の側方への広がりを抑制するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板の蒸着膜の成
形に使用されない無効蒸着物を回収することができる真
空蒸着装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】真空蒸着(vacuum vapor deposition)
は、真空中で金属を加熱して蒸発させ、蒸発金属を基板
(被処理材)の表面に凝固させて被膜を作る成膜プロセ
スである。このような成膜プロセスにおいて、蒸着用金
属(蒸発材料)を加熱するために電子ビームを用い、連
続して走行する帯状の基板に金属を蒸着させる真空蒸着
装置が従来から知られている。この真空蒸着装置は、通
常の湿式メッキでは扱えない窒化物、炭化物、酸化物な
どの蒸着が可能であり、かつ、付着速度が大きいなどの
特長を有している。
【0003】図4は従来の真空蒸着装置の全体構成図で
ある。図に示す真空蒸着装置は、入側と出側に設けられ
る真空シール装置、予備加熱室、成膜室などからなり、
大気圧でアンコイラーから巻き戻された鋼板などからな
るストリップ(基板)を入側真空シール装置を通して真
空状態とし、予備加熱室で予備加熱した後、成膜室で成
膜し、成膜後に出側真空シール装置を通し真空状態を解
除して大気圧中に取り出し、リコイラーで巻き取るよう
になっている。
【0004】成膜室は、電子ビーム2を放射する電子銃
3と、蒸発材料4を収容し、基板1の進行方向に並列し
て設けられた複数(図では2つ)のるつぼ5と、それら
のるつぼ5を内蔵し真空排気された真空チャンバー6と
からなり、その蒸発材料4の湯面に電子ビーム2を照射
して加熱、蒸発させて、真空チャンバー6内を連続して
走行する帯状の基板1に、蒸発材料4を蒸着して被膜
(以下、「蒸着膜」という。)を成形している。なお、
電子ビーム2は、図示しない偏向磁極装置により発生す
る磁界により、偏向されて蒸発材料4の湯面に照射され
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した真空蒸着装置
において、るつぼの蒸発材料を溶解、蒸発させて基板に
蒸着させる際には、蒸気流の一部はるつぼから基板へ至
るまでの間に真空チャンバーの内壁に無効蒸着物として
付着してしまう。そこで、付着する位置に回収パネルを
設けて無効蒸着物が真空チャンバーへ付着するのを防止
するとともに、回収パネルに付着した無効蒸着物を溶解
して回収している。しかしながら、基板にクロムなどの
高融点金属を蒸着させる場合、回収パネルに付着した無
効蒸着物を溶解して回収するには、回収パネルを高温に
する必要があり、エネルギー効率が悪く、かつ、回収パ
ネルの耐久性も悪くなる。また、蒸発材料の回収も難し
く、蒸着効率(つぼからの蒸発量と基板への蒸着量の比
率)を向上させることができないなどの問題があった。
【0006】一方、本願の発明者らは、基板上に合金を
形成するための基礎実験を行った。図2はその実験状況
を示す図である。本実験では幅85mmのるつぼbと幅
55mmの補助るつぼcを、るつぼbと補助るつぼcの
中心を100mm離して並設し、かつ、それらの上方に
420mm離して設けた幅240mmの炭素鋼鋼板の基
板aにより行った。また、蒸発材料としてるつぼbには
Al(アルミニュウム)を、補助るつぼcにはMn(マ
ンガン)を使用し、これらの蒸発材料の湯面に電子ビー
ム(図示せず)を照射して加熱、蒸発させた。
【0007】図3は本実験により、AlのるつぼとMn
のるつぼとを同時に蒸発させたとき(以下「2元蒸着」
という。)とAlのるつぼとMnのるつぼとを各別に蒸
発させて(以下「単独蒸着」という。)、それを重ね合
わせた組成分布の比較を示す図で、縦軸にMnの含有率
(wt%)を、横軸に基板上の位置(mm)を示してい
る。なお、図3において、●印は2元蒸着時の組成分布
の実験値をプロットして示し、実線は計算値を示してい
る。また、▲印は単独蒸着時の重ね合わせの実験値をプ
ロットして示し、点線は計算値を示している。
【0008】上記実験によれば、単独蒸着の場合には蒸
気流は十分に広がり、るつぼの中心と基板の中心がずれ
ているにもかかわらず、基板にほぼ一様に蒸着している
のがわかる。これに反し2元蒸着の場合には基板の幅方
向に蒸着成分が大きく異なっている。これは蒸気流が互
いに干渉し合って広がりを抑制し、しかも、互いにあま
り混じり合わないことがわかった。したがって、合金膜
を形成しようとする本実験本来の目的は達成できなかっ
たが、2元蒸着における蒸気流の干渉により、蒸気流の
広がりを抑制できることがわかった。
【0009】本発明は、上記のような問題点の解決と、
発明者らの知見に基づいて創案されたもので、るつぼか
らの蒸発材料の蒸気流の側方への広がりを抑制してエネ
ルギー効率と蒸着効率とを向上させ、かつ、無効蒸着物
の回収を容易にできる真空蒸着装置を提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電子ビ
ームを放射する電子銃と、蒸発材料を収容するるつぼ
と、該るつぼを内蔵し真空排気された真空チャンバーと
を備え、その蒸発材料の湯面に電子ビームを照射して加
熱、蒸発させて、真空チャンバー内を連続して走行する
帯状の基板に、蒸発材料を蒸着して被膜を成形する真空
蒸着装置であって、前記るつぼの両側に並設した前記蒸
発材料とは異質の蒸発材料を収容する補助るつぼと、る
つぼと補助るつぼから基板に至る蒸発材料の蒸気の移動
経路の周囲に設けられた回収パネルとを有し、前記補助
るつぼからの異質の蒸発材料の蒸気流により、るつぼか
らの蒸発材料の蒸気流の側方への広がりを抑制するよう
にした真空蒸着装置が提供される。
【0011】本願の第2発明によれば、電子ビームを放
射する電子銃と、蒸発材料を収容するるつぼと、該るつ
ぼを内蔵し真空排気された真空チャンバーとを備え、そ
の蒸発材料の湯面に電子ビームを照射して加熱、蒸発さ
せて、真空チャンバー内を連続して走行する帯状の基板
に、蒸発材料を蒸着して被膜を成形する真空蒸着装置で
あって、前記るつぼの両側に並設した前記蒸発材料とは
異質の蒸発材料を収容する補助るつぼと、るつぼと補助
るつぼから基板に至る蒸発材料の蒸気の移動経路の周囲
に設けられた回収パネルとを有し、前記補助るつぼから
の異質の蒸発材料の蒸気流により、るつぼからの蒸発材
料の蒸気流の側方への広がりを抑制するようにし、ま
た、前記補助るつぼおよび回収パネルを基板の幅に対応
させて基板の幅方向に移動させるアクチュエータと、該
アクチュエータを制御する制御装置とを設けた真空蒸着
装置が提供される。
【0012】本発明の実施形態によれば、前記るつぼの
蒸発材料はクロムなどの高融点金属であり、補助るつぼ
の蒸発材料はアルミニュウムまたは鉛などの低融点金属
であることが好ましい。
【0013】次に本発明の作用について説明する。るつ
ぼの両側に並設した補助るつぼから蒸発する異質の蒸発
材料の蒸気流により、るつぼからの蒸発材料の蒸気流の
側方への広がりを抑制するので、回収パネルには異質の
蒸発材料が付着し、回収パネルへの蒸発材料の無効蒸着
物の付着を減少することができる。したがって、回収パ
ネルの耐久性とエネルギー効率および蒸着効率を向上さ
せることができ、かつ、無効蒸着物の回収を容易にする
ことができる。また、回収パネルおよび補助るつぼを基
板の幅に対応させて基板の幅方向に移動可能にしたの
で、基板の幅が変化したときの基板と回収パネルおよび
補助るつぼとの隙間を無くすことができ、無効蒸着物が
真空チャンバーに付着するのを防止することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について、図面に基づいて説明する。図1は本発明の真
空蒸着装置を示す構成図である。なお、本図は図4で説
明した真空蒸着装置の真空チャンバー内のみを図示した
ものである。各図において従来と共通する部分には同一
の符号を付しており、重複する説明を省略する。
【0015】図1において、真空蒸着装置は、るつぼ5
に収容された蒸発材料4の湯面に電子ビーム(図示せ
ず)を照射して加熱、蒸発させて、真空チャンバー6内
を連続して走行する帯状の基板1に、蒸発材料4(クロ
ムなど)を蒸着して蒸着膜を成形するものである。11
はるつぼ5の両側に並設した補助るつぼである。補助る
つぼ11には、るつぼ5に収容された蒸発材料4とは異
質の蒸発材料12(Alや鉛などの低融点金属)が収容
され、るつぼ5の蒸発材料4と同じように電子ビーム
(図示せず)を照射して加熱、蒸発させる。この補助る
つぼ11は、回収パネルの下方に回収パネルと同じ長さ
を有して設けられている。9は補助るつぼ11のアクチ
ュエータ(油圧シリンダなど)で、基板1の幅の変化に
対応させて補助るつぼ11を基板1の幅方向に制御装置
10により制御する。なお、基板1としては通常の炭素
鋼鋼板やステンレス鋼板などが使用される。基板1は紙
面の表から裏に向かう方向に進行する。
【0016】7は回収パネルで、基板1の両側と基板1
の進行方向の上流側、下流側(図示せず)の全部で4枚
あり、四角錐台形状をなすように設けられている。この
回収パネル7は、るつぼ5と補助るつぼ11から基板1
に至る蒸気の移動経路の周囲を囲繞して蒸気流の側方へ
の広がりを防いでいる。8は回収パネル7を基板1の幅
の変化に対応させて基板1の幅方向に移動させるアクチ
ュエータ(油圧シリンダなど)で、制御装置10により
制御している。この回収パネル7のうち、図示しない上
流側と下流側の回収パネルは、真空チャンバー6内に固
定されており、基板1の両側に設けられた回収パネル7
のみ前記アクチュエータ8により基板1の幅方向に平行
移動できるようになっている。また、これらの回収パネ
ル7には、回収パネル7の内面に付着した蒸発材料の無
効蒸着物を溶融して回収パネル7の内面に添って滴下さ
せるヒータ(図示せず)が配設されている。
【0017】13はるつぼ5からの蒸発金属の広がり
(蒸気流)を2点鎖線で示し、14は補助るつぼ11か
らの蒸気流を3点鎖線で示し、15は前記蒸気流13、
14の蒸気境界(実際には、このようにはっきりした境
界はないが、蒸気流13、14の合流部分を便宜上「蒸
気境界」として記載する。)を点線で示している。16
は補助るつぼ11を設けない場合のるつぼ5からの蒸気
流を仮想して1点鎖線で示したものである。なお、図で
は補助るつぼ11からの蒸気流が基板1に達している
が、基板1が3点鎖線の内側になるように補助るつぼ1
1、回収パネル7の位置を変更してもよい。
【0018】次に実施形態に基づく作用について説明す
る。本願の発明者らの知見によれば、るつぼにはクロム
などの高融点金属を、補助るつぼには溶融しやすく、回
収しやすいAlや鉛などの低融点金属を収容し、これら
の蒸発材料を照射して加熱、蒸発させると、るつぼから
の蒸気流の広がりを補助るつぼからの蒸気流によって防
止して基板に蒸着させ、かつ、回収パネルへの無効蒸着
物の付着防止を図ることができる。なお、クロムを加
熱、蒸発させるには、2,000°Cの高温が必要とな
るが、回収パネルに付着するのはAlや鉛なので溶融滴
下させるには回収パネルをはるかに低温で加熱すればよ
い。
【0019】なお、本発明は上述した実施の形態に限定
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更でき
ることは勿論である。
【0020】
【発明の効果】上述した本発明の真空蒸着装置によれ
ば、るつぼからの蒸発材料の蒸気流の側方への広がり
を、補助るつぼからのるつぼの蒸発材料とは異なる蒸発
材料の蒸気流によって抑制し、回収パネルへの無効蒸着
物の付着を防止するとともに、エネルギーの低減を図
り、エネルギー効率と蒸着効率とを向上させ、かつ、無
効蒸着物の回収を容易にすることができるなどの優れた
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の真空蒸着装置を示す構成図である。
【図2】本発明の実験状況を示す図である。
【図3】2元蒸着と単独蒸着とを重ね合わせた組成分布
の比較を示す図である。
【図4】従来の真空蒸着装置の全体構成図である。
【符号の説明】
1 基板 2 電子ビーム 3 電子銃 4 蒸発材料 5 るつぼ 6 真空チャンバー 7 回収パネル 8,9 アクチュエータ 10 制御装置 11 補助るつぼ 12 蒸発材料 13 るつぼからの蒸気流 14 補助るつぼからの蒸気流 15 蒸気流の蒸気境界 16 補助るつぼを設けない場合のるつぼからの蒸気流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 至康 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石 川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリ ングセンター内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子ビームを放射する電子銃と、蒸発材
    料を収容するるつぼと、該るつぼを内蔵し真空排気され
    た真空チャンバーとを備え、その蒸発材料の湯面に電子
    ビームを照射して加熱、蒸発させて、真空チャンバー内
    を連続して走行する帯状の基板に、蒸発材料を蒸着して
    被膜を成形する真空蒸着装置であって、前記るつぼの両
    側に並設した前記蒸発材料とは異質の蒸発材料を収容す
    る補助るつぼと、るつぼと補助るつぼから基板に至る蒸
    発材料の蒸気の移動経路の周囲に設けられた回収パネル
    とを有し、前記補助るつぼからの異質の蒸発材料の蒸気
    流により、るつぼからの蒸発材料の蒸気流の側方への広
    がりを抑制するようにしたことを特徴とする真空蒸着装
    置。
  2. 【請求項2】 電子ビームを放射する電子銃と、蒸発材
    料を収容するるつぼと、該るつぼを内蔵し真空排気され
    た真空チャンバーとを備え、その蒸発材料の湯面に電子
    ビームを照射して加熱、蒸発させて、真空チャンバー内
    を連続して走行する帯状の基板に、蒸発材料を蒸着して
    被膜を成形する真空蒸着装置であって、前記るつぼの両
    側に並設した前記蒸発材料とは異質の蒸発材料を収容す
    る補助るつぼと、るつぼと補助るつぼから基板に至る蒸
    発材料の蒸気の移動経路の周囲に設けられた回収パネル
    とを有し、前記補助るつぼからの異質の蒸発材料の蒸気
    流により、るつぼからの蒸発材料の蒸気流の側方への広
    がりを抑制するようにし、また、前記補助るつぼおよび
    回収パネルを基板の幅に対応させて基板の幅方向に移動
    させるアクチュエータと、該アクチュエータを制御する
    制御装置とを設けたことを特徴とする真空蒸着装置。
  3. 【請求項3】 前記るつぼの蒸発材料は高融点金属であ
    り、補助るつぼの蒸発材料は低融点金属である請求項1
    および請求項2記載の真空蒸着装置。
JP19371197A 1997-07-18 1997-07-18 真空蒸着装置 Pending JPH1136064A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100862340B1 (ko) 2007-08-16 2008-10-13 세메스 주식회사 유기 발광 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원

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