JPH0357186B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、真空状態で使用され流体や光等の通
路を開閉するシヤツタ装置および該シヤツタ装置
を用いた真空蒸着装置に関する。

（従来の技術） 真空蒸着装置においては、蒸発物質から発生し
た蒸気の被蒸着体への通路を開閉するシヤツタ装
置が用いられており、この種のシヤツタ装置とし
ては、上記通路を遮閉する位置に配置された単板
状のシヤツタブレードが揺動することにより上記
通路を開閉するものが知られている。そして、通
常、被蒸着体における蒸着量を厳密に設定し且つ
均一な蒸着膜を得るために、蒸着の開始或いは終
了のタイミングを厳密に規定する必要がある。

第５図は従来のシヤツタ装置を示し、該シヤツ
タ装置は、ベース３０に立設されたブラケツト３
１に左右に延びるシヤツタアーム３２が上下方向
へ揺動自在に支持され、シヤツタアーム３２は、
その右端部がコイルスプリング３３により下方へ
付勢されていると共に、ベース３０上に固定され
た電磁石３４の作動によりコイルスプリング３３
の付勢力に抗して上昇するように構成されてい
る。シヤツタアーム３２はブラケツト３１にベア
リング３５及び軸３６を介して支持されており、
その右端部には蒸発物質の通路Ｐを遮閉するシヤ
ツタブレード３７が設けられている。

図外の被蒸着体に対して蒸着を行うときは、シ
ヤツタアーム３２を電磁石３４で吸着して、シヤ
ツタブレード３７に蒸発物質の通路Ｐを開放せし
めておく。そして、被蒸着体における蒸着量が所
定値に達すると、電磁石３４を消勢してコイルス
プリング３３の弾性力によつてシヤツタアーム３
２を二点鎖線で示すように揺動させて、上記通路
Ｐをシヤツタブレード３７で遮閉する。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように、上記のシヤツタ装置が被蒸着体
の蒸着量を厳密に制御するために使用される場
合、例えば、水晶振動子の形成過程において水晶
の表面に銀を蒸着し、その発振周波数を所定値に
調整するために用いられる場合には、蒸着量が所
定値に達すると直ちに蒸発物質の通路をシヤツタ
ブレードで遮断して蒸気の供給を停止させる必要
がある。

上記のように、蒸発物質の供給量の制御を厳密
に行うものにおいては、シヤツタ装置のシヤツタ
スピードが速いことが望まれる。シヤツタスピー
ドが遅いと、蒸着量が所定値に達してからシヤツ
タブレードが作動し終るまでのタイムラグによつ
て蒸着量が適正値を越えてしまうからであり、上
記タイムラグ分だけ早めにシヤツタブレードを作
動させると、必ずしも適正な蒸着量が得られない
ためである。

ところが、従来のシヤツタ装置では、シヤツタ
スピードは60ミリ秒（約17分の１秒）程度が限界
であつて、蒸着量の制御を高精度で行うことが困
難であつた。このようにシヤツタスピードに限界
があつたのは、シヤツタ装置が真空状態で使用さ
れるために、空気の潤滑作用が得られないので、
ベアリング３５の摺接面における摩擦抵抗が増加
すること、及び揺動変位するシヤツタアーム３２
とシヤツタブレード３７の重量が大きいために、
揺動初期における変位加速度の立ち上がりが緩や
かであること等に起因している。

上記に鑑み、第１の発明は、気体や光等の通路
を開閉するシヤツタ装置のシヤツタスピードを向
上させることを目的とする。

また第２の発明は、上記のシヤツタ装置を上記
の通路の開閉に用いて真空蒸着を行うことによ
り、蒸発物質の供給量の制御を高精度化すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、第１の発明は、シ
ヤツタアームを片持ち支持された弾性体により構
成すると共にシヤツタアームの自由端部にシヤツ
タブレードを固持させ、シヤツタアームを撓み変
形させることによりシヤツタブレードを通路の閉
位置から開位置へ又は開位置から閉位置へと移動
させ、一方シヤツタアームを撓み変形状態から解
放して自らの復元力によつて元の状態に戻すこと
によりシヤツタブレードを通路の開位置から閉位
置へ又は閉位置から開位置へと移動させるもので
ある。

具体的に第１の発明が講じた解決手段は、真空
チヤンバ内に配設され気体や光等の通路を開閉す
るシヤツタ装置を対象とし、弾性体からなり片持
ち支持されたシヤツタアームと、該シヤツタアー
ムの自由端部に固持され上記通路内に位置すると
きに該通路を遮閉するシヤツタブレードと、該シ
ヤツタブレードが上記通路の閉位置から開位置へ
又は開位置から閉位置へ移動するよう上記シヤツ
タアームを撓み変形させるアーム変形手段とを備
えている構成とするものである。

また、第２の発明は、上記のシヤツタ装置を蒸
着物質から発生した蒸気の被蒸着体への通路の開
閉に用いることにより、通路の開閉速度を向上さ
せるものである。

具体的に第２の発明が講じた解決手段は、被蒸
着体を収納する真空チヤンバと、該真空チヤンバ
内に配置され上記被蒸着体に蒸気を供給する蒸発
物質からなる蒸発源と、弾性体からなり上記真空
チヤンバ内で片持ち支持されたシヤツタアーム
と、該シヤツタアームの自由端部に固持され上記
蒸気の被蒸着体への通路内に位置するときに該通
路を遮閉するシヤツタブレードと、該シヤツタブ
レードが上記通路の閉位置から開位置へ又は開位
置から閉位置へ移動するよう上記シヤツタアーム
を撓み変形させるアーム変形手段とを備えている
構成とするものである。

（作用） 第１の発明の構成により、弾性体からなり片持
ち支持されたシヤツタアームと、該シヤツタアー
ムの自由端部に固持されたシヤツタブレードと、
該シヤツタブレードが通路の閉位置から開位置へ
又は開位置から閉位置へ移動するようシヤツタア
ームを撓み変形させるアーム変形手段とを備えて
いるため、アーム変形手段を作動させてシヤツタ
アームを撓み変形させるとシヤツタブレードは通
路を遮閉又は開放し、一方アーム変形手段の作動
を停止してシヤツタアームをその撓み変形状態か
ら解放すると、シヤツタアームは自らの復元力に
よつて元の状態に戻るため、シヤツタブレードは
通路を開放又は遮閉する。この場合、弾性体の復
元力は真空状態の影響を受けることがないため、
シヤツタアームは真空状態におかれていても撓み
変形状態から解放されると速やかに元の状態に戻
るため、シヤツタブレードは速やかに通路の遮閉
又は開放を行なう。

第２の発明の構成により、弾性体からなり片持
ち支持されたシヤツタアームと、該シヤツタアー
ムの自由端部に固持され通路内に位置するときに
該通路を遮閉するシヤツタブレードと、該シヤツ
タブレードが通路の閉位置から開位置へ又は開位
置から閉位置へ移動するようシヤツタアームを撓
み変形させるアーム変形手段とを備えているた
め、第１の発明と同様に、シヤツタアームが撓み
変形状態から解放されるとシヤツタブレードは速
やかに通路の遮閉又は開放を行なう。このため、
蒸着の開始時期或いは終了時期を高精度に制御で
きるので、蒸発物質の蒸着量を高精度に設定する
ことができる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例に係るシヤツタ装置
の正面構造、第２図は上記シヤツタ装置が用いら
れた真空蒸着装置の断面構造を示す。

第２図において、真空蒸着装置は隔壁１で区画
された真空チヤンバ２を有し、その内部に蒸発物
質からなる蒸発源３、該蒸発源３を加熱して蒸気
を発生せしめるヒータ４およびシヤツタ装置５が
配置されており、蒸発源３から被蒸着体６に向つ
て蒸着物質を照射供給するよう構成されている。
蒸発源３は、区画壁７で密閉状に区画された蒸発
室８に配置されており、区画壁７を貫通して設け
られた放射口９から被蒸着体６に蒸着物質を照射
する。尚、同図において符号Ｐは蒸発源３から発
生した蒸気の通路である。

シヤツタ装置５は、真空チヤンバ２内における
蒸発室８の外部に配設されており、その詳細は第
１図に示されている。すなわち、シヤツタ装置５
は、正面視Ｌ字状のベース１１と、該ベース１１
の取付台１１ａに片持ち支持され放射口９の外方
に配置されたシヤツタ部材１２と、ベース１１の
脚部１１ｂの先端に傾斜姿勢で固定されたアーム
変形手段としての電磁石１３と、シヤツタ部材１
２の停止位置を調整するストツパ１４により構成
されている。

シヤツタ部材１２は、板ばねを素材とするプレ
ス成形品であつて、左右に長い帯状のシヤツタア
ーム１５と、該アーム１５の一端側縁から垂直に
折り起こされた四角形状のシヤツタブレード１６
とが一体に形成されたものである。なお、素材の
板厚は約0.1mm、シヤツタアーム１５の前後幅は
約10mm、左右長は約50mmである。シヤツタアーム
１５はシヤツタブレード１６をシヤツタアーム１
５の自由端に位置させた状態で取付台１１ａに装
着され、ストツパ１４と共にボルト１７で共締め
固定されている。

ストツパ１４はおよそ1.6mm厚の鋼板で帯状に
形成され、その先端に調整ボルト１８が板面を貫
通する状態でねじ込まれている。調整ボルト１８
のねじ込み量を加減することにより、自由状態時
のシヤツタアーム１５の停止位置を上下調整し、
シヤツタブレード１６の通路Ｐに対する開閉位置
を変更調整できるようにしている。尚、符号１９
はロツクナツトである。

シヤツタアーム１５をアーム自身のばね力に抗
して下向きに揺動変位させて、シヤツタブレード
１６を待機姿勢に変位させ、この状態を維持する
ために電磁石１３が設けられている。電磁石１３
のポールピース２１は、シヤツタアーム１５の下
面に対向して設けられており、そのコイル１３ａ
に駆動電流が印加されると、ポールピース２１か
ら発生する磁界によつてシヤツタアーム１５を吸
着する。このとき、ポールピース２１と、シヤツ
タアーム１５との間に、効果的な磁界を作用させ
るために、ベース１１及びストツパ１４は各々強
磁性体で形成されている。つまり電磁石１３のポ
ールピース２１を一方の磁極とするとき、他方の
磁極がベース１１及びストツパ１４を介してシヤ
ツタアーム１５の側に作用するよう磁気回路を形
成し、シヤツタアーム１５を撓み変形させる。

被蒸着体６はブロツク状に切り出された水晶で
あり、その表面に銀などの蒸発物質を蒸着して発
振周波数が所定値に調整される。被蒸着体６の振
動数を図外の測定装置で計測しながら蒸着を行う
ことにより、被蒸着体６自身が蒸着量を検知する
ためのセンサとして利用される。つまり、蒸着量
の増加に伴つて被蒸着体６の振動数が徐々に低下
するので、振動数が所定値に達した状態を検知
し、この検知信号に基づいて電磁石１３への通電
を停止させるのである。

以上のように構成されたシヤツタ装置５は、シ
ヤツタアーム１５が解放状態にあるときと電磁石
１３に吸着されて撓み変形した状態にあるときと
のシヤツタブレード１６の上下方向の変位によつ
て、蒸発物質の通路Ｐを遮閉したり又は開放した
りする。詳しくは、シヤツタアーム１５が解放状
態にあるとき、シヤツタブレード１６は通路Ｐを
遮閉した状態になつている。この状態から蒸発物
質を発生させ、酸化物等の不純物の蒸発がなくな
つた段階で電磁石１３を作動させてシヤツタブレ
ード１６を通路Ｐ外に退避させ、この状態を維持
したまま蒸着を行う。

そして、被蒸着体６の蒸着量が所定値に達した
状態で電磁石１３を消勢すると、シヤツタアーム
１５が自身の復元力によつて元の状態に速やかに
復帰し、シヤツタブレード１６は再び蒸発物質の
通路Ｐを遮閉して蒸着を停止させる。このときの
シヤツタスピードを計測したところ10ミリ秒
（100分の１秒）であつた。つまり、従来のシヤツ
タ装置に比べてシヤツタスピードを６倍に向上す
ることができた。これにより、被蒸着体６への蒸
着量の制御を高精度で行うことはもちろん、蒸着
量のバラツキを無視できる範囲にまで小さくする
ことが可能となつた。

（変形例） 第３図はシヤツタ装置５の変形例を示す。この
変形例は、ストツパ１４から調整ボルト１８とロ
ツクナツト１９とを省略し、ストツパ１４の板面
全体がシヤツタアーム１５に密着するように構成
したものである。これによりシヤツタアーム１５
がストツパ１４に当接したときのシヤツタアーム
１５の振動を抑制できる。

第４図はシヤツタ部材１２の変形例を示す。こ
の変形例は、シヤツタアーム１５をコ字状に折曲
げられたばね線材で形成し、別途形成されたシヤ
ツタブレード１６と強磁性体からなる吸着板２２
をアーム１５に固定したものである。このよう
に、シヤツタアーム１５の形成素材は、弾性体か
らなる板材や線材等のいずれであつてもよく、場
合によつては金属ばね以外のばね材であつてもよ
い。また、シヤツタアーム１５における磁束密度
を増加する吸着板２２を第１図の板状のシヤツタ
アーム１５に付加して用いることもできる。

上記以外に、アーム変形手段１３としてエアシ
リンダやモータ等のアクチユエータを用いること
ができる。

なお、上記の実施例では、蒸着の終了タイミン
グを規定するためにシヤツタ装置５を用いたが、
これに限定されるものではなく、蒸着の開始タイ
ミングを規定するために用いることもできる。ま
た、シヤツタ装置５は真空蒸着装置以外に光路を
遮断するために使用することもできる。

シヤツタ装置５の作動時期を決定するセンサと
しては、被蒸着体６を利用する以外に、蒸着量や
膜厚を光学的に又は電気的に検知するセンサを用
いることもできる。

（発明の効果） 以上説明したように、第１の発明に係るシヤツ
タ装置によると、弾性体からなり片持ち支持され
たシヤツタアームと、該シヤツタアームの自由端
部に固持されたシヤツタブレードと、該シヤツタ
ブレードが通路の閉位置から開位置へ又は開位置
から閉位置へ移動するようシヤツタアームを撓み
変形させるアーム変形手段とを備えており、弾性
体の復元力は真空状態の影響を受けることがない
ため、シヤツタアームをその撓み変形状態から解
放するとシヤツタアームが自らの復元力により速
やかに元の状態に戻るので、シヤツタスピードが
向上する。

また、シヤツタアーム自身が撓み変形すること
によりタブレードが通路の開閉を行なうため、機
械的に変位する部分の重量を小さく、その静止慣
性を極力小さくすることができるので、シヤツタ
スピードが従来のシヤツタ装置に比べて大きく向
上する。

このため、第１の発明によると、簡易な構造で
あるにも拘らず、シヤツタスピードを大きく向上
させることができる。

また、第２の発明に係る真空蒸着装置による
と、弾性体からなり片持ち支持されたシヤツタア
ームと、該シヤツタアームの自由端部に固持され
たシヤツタブレードと、該シヤツタブレードが通
路の閉位置から開位置へ又は開位置から閉位置へ
移動するようシヤツタアームを撓み変形させるア
ーム変形手段とを備えているため、第１の発明と
同様に、シヤツタアームが撓み変形から解放され
ると通路が速やかに遮閉又は開放される。

このため、第２の発明によると、蒸着の開始或
いは終了のタイミングを高精度に制御できるた
め、蒸発物質の蒸着量或いは膜厚を高精度に制御
することができるので、高品位の蒸着製品を的確
に能率良く製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示
し、第１図はシヤツタ装置の正面図、第２図は真
空蒸着装置の断面図である。第３図および第４図
は各々上記実施例の変形例を示し、第３図はシヤ
ツタ装置の正面図、第４図はシヤツタアームの平
面図である。第５図は従来のシヤツタ装置を示す
正面図である。 １……隔壁、２……真空チヤンバ、３……蒸発
源、４……ヒータ、５……シヤツタ装置、６……
被蒸着体、７……区画壁、８……蒸発室、９……
放射口、１１……ベース、１１ａ……取付台、１
１ｂ……脚部、１２……シヤツタ、１３……電磁
石（アーム変形手段）、１３ａ……コイル、１４
……ストツパ、１５……シヤツタアーム、１６…
…シヤツタブレード、１７……ボルト、１８……
調整ボルト、１９……ロツクナツト、２１……ポ
ールピース、Ｐ……通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空チヤンバ内に配設され気体や光等の通路
   を開閉するシヤツタ装置であつて、弾性体からな
   り片持ち支持されたシヤツタアームと、該シヤツ
   タアームの自由端部に固持され上記通路内に位置
   するときに該通路を遮閉するシヤツタブレード
   と、該シヤツタブレードが上記通路の閉位置から
   開位置へ又は開位置から閉位置へ移動するよう上
   記シヤツタアームを撓み変形させるアーム変形手
   段とを備えていることを特徴とするシヤツタ装
   置。 ２ 被蒸着体を収納する真空チヤンバと、該真空
   チヤンバ内に配置され上記被蒸着体に蒸気を供給
   する蒸発物質からなる蒸発源と、弾性体からなり
   上記真空チヤンバ内で片持ち支持されたシヤツタ
   アームと、該シヤツタアームの自由端部に固持さ
   れ上記蒸気の被蒸着体への通路内に位置するとき
   に該通路を遮閉するシヤツタブレードと、該シヤ
   ツタブレードが上記通路の閉位置から開位置へ又
   は開位置から閉位置へ移動するよう上記シヤツタ
   アームを撓み変形させるアーム変形手段とを備え
   ていることを特徴とする真空蒸着装置。