JPS62142759A - 円筒長尺体への真空蒸着方法及び装置 - Google Patents

円筒長尺体への真空蒸着方法及び装置

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JPS62142759A
JPS62142759A JP28326285A JP28326285A JPS62142759A JP S62142759 A JPS62142759 A JP S62142759A JP 28326285 A JP28326285 A JP 28326285A JP 28326285 A JP28326285 A JP 28326285A JP S62142759 A JPS62142759 A JP S62142759A
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JP
Japan
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chamber
ring
port
slit
vapor deposition
Prior art date
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Pending
Application number
JP28326285A
Other languages
English (en)
Inventor
Noriyuki Ashida
葭田 典之
Kenichi Takahashi
謙一 高橋
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication of JPS62142759A publication Critical patent/JPS62142759A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/243Crucibles for source material

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

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】 プ技術分野 この発明は、円筒長尺体への真空蒸着方法及び装置に関
する。
真空蒸着は、高真空に引いた蒸着装置の中で、タングス
テンポートに入れた材料を、タングステンに通電するこ
とにより加熱し蒸発させて、′上方に置いた対象物の表
面へ付着させるものである。
対象物は適当な温度に加熱されており、蒸発分子は、表
面に均一に付着する。対象物が平面である場合は容易で
ある。
ところが、円筒長尺体の表面へ真空蒸着を行ないたいと
いう場合もある。たとえば、光ファイバや金属線の周囲
に金属被膜を蒸着法によって形成する、と広う場合があ
る。
円筒長尺体とここで言うのは、形状が円形断面であって
、連続した長さを持っているということである。蒸着装
置のサイズよりも長く連続しているが、巻き取り、巻き
戻しなどができるものとする。
円筒長尺体の表面は、軸線のまわり360°に拡がって
いて、周囲全体に蒸着しなければならない、という事が
ある。一方の面だけを蒸着しても役には立たない。さら
に長尺体であるから、長い。−回で蒸着するというわけ
にはゆかない。長尺体はゆっくりと、蒸発物の中を移動
し、少しずつ蒸着されてゆくようにする。
(イ)従来技術 第3図は、従来の円筒長尺体に対する真空蒸着を示して
いる。もちろん真空装置の中にあるが、容器(ベルジャ
)、排気装置、シャッタなどの図示を省略している。
上方の開いた通常のタングステンポート50に蒸着すべ
き原料51を入れておく。ポートに通電すると、原料が
加熱され融ける。融液となった原料は蒸発する。
円筒長尺体52は軸まわシに回転しながら、軸線方向に
ゆつくシと移動する。つまり螺旋運動を行なう。蒸発分
子が長尺体52の表面に当たって、ここへ付着する。軸
まわりに回転しているので全周に蒸着できる。軸方向に
移動しているから、長手方向にわたって連続的に蒸着す
ることができる。
り)従来技術の問題点 上面の開口した通常のタングステンポートを用いるから
、通常の蒸着と同じように、蒸発した分子はポートの上
方広い立体角にわたって一様に飛んでゆく。円筒長尺体
に当たるのはほんの一部分であって、多くの原料は無駄
になってしまう。広い平面部材に蒸着するのと異なって
蒸着の効率が極めて低い。
これはポートから円筒長尺体を見込む立体角が極めて狭
いのに、ポートから、気体分子が飛散する立体角が広い
ことに起因している。蒸着の効率が悪いというのは致命
的な問題である。
蒸発原料が無駄に浪費される。また蒸着スピードが遅い
から、時間がかかり、装置にかかる費用や、人件費、電
力費なども余分に必要となる。
もうひとつの欠点は、蒸着原料の加熱状態の僅かな変動
によって、蒸発した気体分子の飛散分布や強度が変動し
、円筒状長尺体の周囲へ均一に蒸着膜を形成することが
難しいという事である。
に)  目    的 円筒状長尺体の周囲に効率良く蒸着できるようにした蒸
着方法と装置を提供することが本発明のひとつの目的で
ある。
円筒状長尺体の周囲に迅速に蒸着できるようにした蒸着
方法と装置を提供することが本発明の他の目的である。
円筒状長尺体を回転させずに蒸着することのできる蒸着
方法と装置を与えることが本発明の第3の目的である。
円筒状長尺体の周囲に均一性よく蒸着できるようにした
蒸着方法と装置とを提供する事が本発明の第4の目的で
ある。
(3)構 成 本発明は、上室と下室に分かれたリング状のポートを用
いて、蒸発気体分子の飛行方向が、ある円錐の母線に沿
うようにし、円錐の中心軸に沿って円筒状長尺体を移動
させてゆくことにより、周面に効率よく蒸着してゆく。
上室と王室はポートに設けられたリング状の空間であっ
て、上室の上面には円環状のスリットが開いている。王
室と上室の間にも円環状のスリットが開いている。後者
のスリットの半径の方が広いから、気体分子は両スリッ
トを通り抜けた時、前記の円錐母線に沿うようになる。
第1図は本発明の蒸着方法を示す斜視図である。
ポートの一部を切断して示す。
通常のポートではなく、上面が殆んど閉ざされているリ
ング状二室ポート1を用いる。
リング状二室ポート1は円環状であって、直径方向に、
通電のための電極接続部7.7が設けられている。
リング状二室ポート1によって囲まれるポート円6の中
心を、蒸着されるべき円筒長尺体2が軸方向にゆっくり
と移動してゆく。円筒長尺体は回転運動しなくてもよい
。っまり螺旋運動であることは必要でない。単なる直進
であってよい。
リング状二室ポートの拡大断面を第2図に示す。
リング状二室ポート1は、タングステンを折曲げて作っ
た二室構造体の線材をさらにリング状に成形したもので
ある。
全体の形状は円環状であるが、断面の形状はどこでも同
じである。
共通の断面形状について説明する。
リング状二室ポート1は、下壁10、上壁11、外側壁
12、内側壁13によって長方形状の空間を有する。下
壁10、上壁11は水平な、円板の一部である。外側壁
12、内側壁13は円心円筒の一部分であって垂直な壁
である。
さらに、中間に水平の隔壁14がある。
こうして、ポートの中は、上室Eと下室りに仕切られる
隔壁14には、細い円環状のスリットAがある。
下室りには蒸着原料Cが収容されている。上壁11にも
円環状のスリットBが開口している。
いずれのスリットも円環状である。スリットの中心を通
る円を考え、この円の半径Ra、 R1)によりスリッ
トA、Bの半径を定義する。
上スリットAの半径の方が下スリットの半径より狭い。
上下スリットの距i’twとする。これは上壁11と隔
壁14の距離である。
下壁10と隔壁14の距iをUとする。内側壁13と外
側壁12の距離をTとする。
上室の断面積はWTである。下室の断面積はUTである
。スリットA、Bの幅esとする。
上壁111Cス!Jツ)Bが切り込まれているわけであ
るが、スリットBによって分割された上壁11の外側の
部分の幅をm1内側の部分の幅をnとする。
隔914はスリットAによって分割されている。
分割された隔壁の外側の部分の幅をp1内側の部分の幅
をqとする。
当然の事であるが、長方形断面であるから、m + s
 十n = T        (1)p + s +
 q = T         (2)である。本発明
に於ては、スリットA、Bの中心を結ぶ直線が円錐母線
となるようにするこのため、Ra、FLI)は一定値で
あって、かつ、R1)の方がRaよシ小さいものとする
スリットの中心を結ぶ直線が内外側壁となす傾角をθと
する。
である。
q −n  = Ra −Rb          (
4)m −p  = Ra−Rb          
(5)である、 W)作 用 リング状二室ポート1の下室りに、蒸着原料Cを入れる
。このポート1の電極接続部7.1を真空蒸着装置のヒ
ータ電極に接続する。円筒長尺体2の先端がリング状二
室ポート1のポート円6を通るようにセットする。円筒
長尺体の先端は適当な巻取り装置で巻きとってゆくこと
ができるものとする。円筒長尺体は適当なスプールに巻
かれていて、順次ポート円6を通って、スプールから巻
き出され、巻取り装置で巻きとられるものとする。
従来法と異なって、本発明では円筒長尺体を回転する必
要がない(もちろん回転してもよい)ので、スプールと
巻取り装置を同期して軸まわりに回転させる必要がない
蒸着装置の容器を閉じる。真空装置によって排気する。
10  Torr以上の真空度に達するとヒータに9通
電する。リング状二室ポート1が抵抗体であって発熱す
る。
ポートの温度が上昇する。下室DK予め収容された蒸着
原料Cが液体となり蒸発を開始する。蒸発した原料は気
体となる。原料気体は表面からランダムに飛び出す。T
度スリツ)Aを通ったものだけが上室Eに至る。
こうして、下室り、上室Eの真空度は、蒸発気体のため
に低下する。
下スリットAを通った気体分子は任意の速度ベクトルを
持っているが、この内一部分が上スリットBをも通り、
ポート1の外へ飛びだすことになる。
上スリットB1下スリットAは通常のポートとは異なっ
て極めて狭いから、ポート内の上下室E。
Dの圧力と、ポート外の圧力は大きく異なる。
ポートの下室りでの気体密度はかなり高い。圧力も高い
。ポートの上室Eでの気体密度はよシ低い。圧力も低い
ポートの温度を一定に保つことにより、下室D1上室E
1ポート外部の圧力、温度の差が一定になる。このため
、ポートからポート外へ定常気体流が発生することにな
る。
ポート外では真空度が高いから、気体分子の平均自由行
程は長い。
ポートの外へ流れる気体流は、上室Eの壁面で多重反射
して上スリットBを通過したものと、下室りから直接に
ポート外へ流出したものとよりなる。蒸着原料から盛ん
な蒸発が起っているのであるから、当然後者の方が有力
である。
下室りから直接にポート外へ出るためには、下スリット
A1上スリットBiともに通過するような飛行角をもっ
ていなければならない。つまり、鉛直に対し、θの内向
き傾角を持つ気体分子のみが、ポート外へ出る。
ポート外へ出た気体は、鉛直線に対し、内向きにθの角
をなすから、ある円錐の@線に沿った運uJをする。
この円錐を、ここでは蒸着円錐3と呼ぶ。
ポート外で平均自由行程が長いことと、上下スリットを
通過した分子気体は円錐の母線に沿う速度ベクトルを持
っていることから、ポート外でも、蒸着円錐3に沿って
進行する。
そして、蒸着円錐3の頂点Oに於て、大部分の分子気体
の流れが交差する。つまり頂点0に集中する。円筒長尺
体2は頂点つまり集中点Oを通る時に、周囲に分子気体
の衝突を受けることになる。
蒸着円錐3の頂角は2θである。衝突した気体は円筒長
尺体の表面に付着する。
蒸着円錐3の母線に沿う分子気体の流れは一様であるか
ら、円筒長尺体はその周囲に関し一様な蒸着がなされる
(@  効   果 (1)  円筒長尺体の周囲に効率的に蒸着をすること
ができる。原料のロス、運転経費などを節減できる。
(2)  円筒長尺体の周囲に高速で蒸着をすることが
できる。高効率の蒸着が可能であるので、高速化するこ
とができる。気体分子流が、円筒長尺体へ集中的に当た
るから、効率が高く、このため高速蒸着できる。
もちろん、気体分子流は、長尺体表面に対して直角でな
く、斜めに当たるから、表面によって捕獲される確率は
低くなる。l−かし、衝突する確率が極めて高いから、
蒸着の効率が高い。
(3)  ヒータ電力を安定化させ、ポートの温度を一
様にすることにより、蒸着円錐に沿う気体分子流を均一
にできる。このため円筒長尺体の周囲へ均一に蒸着でき
る。
(4)円筒長尺体を回転させる必要がない。このため巻
き取り、巻き出し装置の構造が簡単になる。
り)実施例 0.125flφの石英光ファイバの周囲にPbF2f
、蒸着させた。ここで用いたリング状二室ポートはタン
グステン製で、リングの有効直径は30朋φである。
ポートの断面は正方形で、上室と下室とは等しい断面積
をもつ。
ポート幅7==5g、ポート高さW+U=5朋、上室高
さW=2.5朋、王室高さU−2,5M、スリット幅s
 = 1羽、m=2.7羽、n = 1.3問、p=2
羽、q=2朋である。Ra −Rb = 0.7 I榎
・、であるから(頃き角θは、156°である。
下室りにPbF2を入れて、この装置で石英光ファイバ
に蒸着を行なった。ポートの温度は1050°01石英
ファイバの軸方向移動速度は14WIR/minでをっ
た。
膜厚の平均値は0,4μmである。長手方向の膜厚のバ
ラツキは±0.02μ−下であった。周囲方向C膜厚の
バラツキは±0.04μm以下であった。結局、膜厚の
バラツキは10%以内である。
比較のため、第3図に示す従来法で同じ石英カラス光7
アイパに蒸着を行なった。ポートは上面の開いた通常の
ものである。石英ファイバの軸方向移動速度は2gat
/minとした。
また、リング状をしてはいるが、上面が開いておシ、二
室構造でない(当然スリン)A、Bが彦い)ポートを用
いて、第1図のような配置で石咲光ファイバに蒸着する
実験も行なった。石英光ファイバの移動速度は31nI
/minである。
本発明は、膜厚の均一性、高速性に放て従来法や、リン
グ状上面開放ポートヲ用いた方法より格段に優れている
ことが分る。
第1表 本発明の実施例、従来例、リング状上面開放ポ
ート法による石英光ファイバ蒸着実験結果
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の蒸着方法全示す略斜視図。 第2図はリング状二室ポートの拡大断面図。 第3図は従来の円筒状長尺体の蒸着方法説明図。 1・・・・・・・・・・ リング状二室ポート2・・・
・・円筒長尺体 3・・・・・・・・・・・蒸着円錐 6・・・・・・・・・・ポート円 7 ・ ・電極接続部 10・・・・・・下   壁 11・・・・・・・上   壁 12・・・・・・・外  側  壁 13 ・ ・・・・・内  側  壁 14・・・・・  隔     壁 A−・下スリット B・・・ ・上スリット E ・上 室 D ・・   下     室 Co 蒸着原料 θ ° 蒸発気体分子の鉛直線に対する傾き角発  明
  者     葭  1) 典  2高  橋  謙
  一 覧9.)ゆ′、 舅

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)リング状の水平な上室Eと下室Dとよりなり、上
    室Eの上壁には上スリットBが、上室Eと下室Dの隔壁
    には下スリットAがそれぞれ円環状に設けられ、上スリ
    ットBと下スリットAの中心を結ぶ直線がリング面に対
    し直角な直線に対し内方に傾むく一定角Θをなしており
    全体としてリング状であるリング状二室ポート1の下室
    Dに蒸着原料を入れ、高真空状態に於て、リング状二室
    ポート1を加熱して原料を蒸発させ、円筒長尺体2を、
    リング状二室ポート1の中心を通し、リング面に対し直
    角方向に移動させることにより円筒長尺体表面へ蒸着す
    るようにしたことを特徴とする円筒長尺体への真空蒸着
    方法。
  2. (2)真空容器と、排気装置と、真空容器の中に設けら
    れる円筒長尺体の巻き取り、巻き出し装置と、リング状
    の水平な上室Eと下室Dとよりなり、上室Eの上壁には
    上スリットBが、上室Eと下室Dの隔壁には下スリット
    Aがそれぞれ円環状に設けられ上スリットBと下スリッ
    トAの中心を結ぶ直線がリング面に対し直角な直線に対
    し内向きの一定傾角Θをなしており下室に蒸着原料を収
    容すべきリング状二室ポートと、前記リング状二室ポー
    トに電流を流しこれを発熱させるヒータ装置とよりなる
    事を特徴とする円筒長尺体への真空蒸着装置。
JP28326285A 1985-12-16 1985-12-16 円筒長尺体への真空蒸着方法及び装置 Pending JPS62142759A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001291589A (ja) * 2000-03-03 2001-10-19 Eastman Kodak Co 熱物理蒸着源

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001291589A (ja) * 2000-03-03 2001-10-19 Eastman Kodak Co 熱物理蒸着源
JP4520059B2 (ja) * 2000-03-03 2010-08-04 イーストマン コダック カンパニー 熱物理蒸着源

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