JPH06212425A

JPH06212425A - 連続真空蒸着装置及び蒸着方法

Info

Publication number: JPH06212425A
Application number: JP637593A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Nehashi; 清根橋
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1993-01-19
Filing date: 1993-01-19
Publication date: 1994-08-02
Anticipated expiration: 2019-01-06
Also published as: JP3482969B2

Abstract

(57)【要約】【目的】蒸着基板幅が変化しても、真空を破って大気
に戻し、ルツボを交換する作業をすることなく連続して
蒸着を行うことができる連続真空蒸着装置を提供する。【構成】真空中で、電子銃４によりルツボ１０から蒸
発材料を蒸発又は昇華させ、連続的に供給される蒸着基
板２の表面に蒸着膜を形成する連続真空蒸着装置におい
て、ルツボは、その全体幅が蒸着基板の幅より広く、か
つ複数の独立な分割ルツボ１３からなり、各分割ルツボ
は可能な限り密接して配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続真空蒸着装置及び
蒸着方法に係わり、更に詳しくは、真空中で鋼板などの
連続基板にルツボから蒸発させた材料を蒸着させる連続
真空蒸着装置及び蒸着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の連続真空蒸着装置は、例えば、特
開昭６２−７０５７６号公報に開示されている。かかる
従来の装置は、図５に側面部（Ａ）と平面図（Ｂ）を示
すように、真空チャンバー１内に設けたルツボ３に蒸発
材料６を入れ、これに電子銃４より電子ビーム５を照射
して、蒸発材料を溶融・蒸発（あるいは昇華）させ、連
続的にガイドロール９を介して供給される鋼板などの蒸
着基板２に蒸発材料を蒸着するようになっている。真空
チャンバー１内は真空排気装置（図示せず）により１０
^-3〜１０^-5ｔｏｒｒに維持されている。上記公報に記載
されているように、蒸着基板上の膜圧分布をより均一に
するために、ルツボ３の幅は、通常、蒸着基板の幅より
もやや広くしてある。また、図５において、電子銃４か
らほぼ水平に出された電子ビーム５は、ルツボ３の上方
近傍に設けられた偏向磁場（図示せず）により、ほぼ９
０°に曲げられ、ルツボに照射するようになっている。
なお、イオンプレーティング装置の場合は、上記と同様
の構成であるが、イオン化プルーブ、高周波アンテナ等
（図示せず）により加速した電子を蒸発流７に衝突させ
て蒸発流（の一部）を正にイオン化し、負のバイアス電
圧を印加した蒸着基板２に成膜させるようになってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】鋼板などの蒸着基板２
の幅は生産工程では順次変更する必要がある。例えば、
幅広の蒸着基板から幅狭の基板へ、あるいは、その逆に
順次変えることが、頻繁に要望される。かかる場合に、
従来の装置及び方法では、蒸着を効率良く行うために、
例えば図６に示すように、対応する所定の幅を持ったル
ツボにその都度交換する必要があった。この場合、その
都度、真空チャンバーの真空を破り大気に戻す必要があ
り、またルツボの交換後に再度真空引きが必要となる問
題点があった。この結果、ルツボ交換作業と合わせ、時
間、エネルギー、及び労力の多大な浪費となり、かつ、
この間、運転（蒸着）が停止してしまい、生産性が大幅
に低下する問題点があった。また、図５に示すように、
通常、蒸着装置の真空チャンバー１の上流側および下流
側にも各々の別の真空チャンバー１１、１２があり、こ
れらの真空チャンバーは蒸発基板２の通過部を介してつ
ながっているため、蒸着部の真空チャンバー１の真空を
破り、大気に戻す場合は、蒸着部の上流側及び下流側の
真空チャンバーも大気に戻ることになり、時間とエネル
ギーと労力の浪費はより一層大きなものとなる問題点が
あった。これらの問題点を回避するために、例えば図７
に示すように最大蒸着基板幅に対応したルツボ（従っ
て、最も幅広のルツボとなる）を蒸着基板の幅が小さい
場合にもそのまま使用することが提案され一部で行われ
ていた。しかし、この場合、蒸着基板２の幅よりやや広
い範囲だけに電子ビームを照射するが、蒸発材料内の熱
伝導により必要な範囲以上にルツボが加熱されてしまう
問題点があった。すなわち、図に示すように、電子ビー
ムが直接照射されている部分（右下がりの斜線部分）
と、電子ビームは照射されていないが、電子ビームが直
接照射されている部分からの伝熱により溶融している部
分（左下がりの斜線部分）と、電子ビームを照射されて
いる部分からの伝熱により加熱されている部分（点々で
示す部分）の３つの部分が形成され、この結果、熱損失
が増加し、効率が低下し、十分な蒸着速度を得るには電
子銃から余分な電子ビームを放射する必要がありランニ
ングコストが大幅に増加する問題点があった。また、ル
ツボの高温域が広がるため、広範囲から蒸発が起こり、
蒸発材料の歩留りが低下する問題点があった。また、こ
の場合にルツボの中央部と両端部では大きな温度差が付
き、熱膨張量の違いによりルツボに大きな熱応力が発生
し、クラックや破断をもたらすことがあり、操業上の不
安定要因となる問題点があった。更に、ルツボの中央部
は常に加熱されるため損耗が最も激しいが、交換時には
全体を丸ごと交換する必要があり、交換作業が大変であ
ると共に、費用がかかる問題点があった。また、中央部
以外のルツボ本体も不必要な範囲まで加熱されるため、
損耗する割合が増え、全体として寿命が短くなる問題点
があった。

【０００４】本発明は、上述した種々の問題点を解決す
るために創案されたものである。すなわち、本発明の目
的は、蒸着基板幅が変化しても、真空を破って大気に戻
し、ルツボを交換する作業をすることなく連続して蒸着
を行うことができ、電子ビームの無駄を少なくし、ランニングコストを
低減でき、運転の停止要因を少なくして生産性を向上させるこ
とができ、ルツボの損耗を少なくし、ルツボを交換する場合でも全体を交換する必要がな
い、連続真空蒸着装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、真空中
で、電子銃によりルツボから蒸発材料を蒸発又は昇華さ
せ、連続的に供給される蒸着基板の表面に蒸着膜を形成
する連続真空蒸着装置において、前記ルツボは、その全
体幅が前記蒸着基板の幅より広く、かつ複数の独立な分
割ルツボからなり、各分割ルツボは可能な限り密接して
配置されている、ことを特徴とする連続真空蒸着装置が
提供される。本発明の好ましい実施例によれば、電子銃
から照射される電子ビームは上記分割ルツボのいずれに
も任意に照射でき、ルツボからの蒸発量を前記電子ビー
ムにより任意に調整できるように構成されている。前記
分割ルツボの隣接する境界線は、蒸発基板の走行方向に
対し傾めに設けられている、ことが好ましい。更に本発
明によれば、真空中で、電子銃によりルツボから蒸発材
料を蒸発又は昇華させ、連続的に供給される蒸着基板の
表面に蒸着膜を形成する連続真空蒸着方法において、前
記ルツボは、複数の独立な分割ルツボからなり、各分割
ルツボは可能な限り密接して配置されており、蒸着する
蒸発基板の幅よりやや広い範囲をカバーする前記複数の
分割ルツボのうちの一部にのみ電子ビームを照射して蒸
発材料を蒸発又は昇華させる、ことを特徴とする連続真
空蒸着方法が提供される。

【０００６】

【作用】上記本発明の構成によれば、ルツボは、その全
体幅が前記蒸着基板の幅より広く、かつ複数の独立な分
割ルツボからなり、各分割ルツボは可能な限り密接して
配置されているので、蒸着する蒸発基板の幅よりやや広
い範囲をカバーする前記複数の分割ルツボのうちの一部
にのみ電子ビームを照射して蒸発材料を蒸発又は昇華さ
せることにより、蒸着基板幅が変化しても、真空を破っ
て大気に戻し、ルツボを交換する作業をすることなく連
続して蒸着を行うことができる。従って、蒸発基板の幅
が変化する場合でも、運転（蒸着）を停止する必要がな
く、生産性を大幅に向上させることができる。またこの
場合、蒸着基板２の幅よりやや広い範囲だけに電子ビー
ムを照射するが、分割ルツボはそれぞれ独立に構成され
ているため、隣接する別の分割ルツボには熱が伝達され
ず、熱損失が生じない。従って、効率を高く維持するこ
とができ、余分な電子ビームを必要とせずランニングコ
ストを低減することができる。また、ルツボの高温域は
蒸発基板の幅よりやや広い範囲に限られるため、余分な
蒸発は少なく、蒸発材料の歩留りも向上する。更に、各
分割ルツボに温度差があっても、それぞれ独立に構成さ
れているため熱応力が発生しにくく、クラックや破断が
生じにくい。また、ルツボを交換する場合にも、損傷し
た分割ルツボだけを交換すればよく、全体の交換は不要
であり、交換作業が容易であり、費用も低減される。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。図１は、本発明による連続真空蒸着装置
の部分平面図である。この図において、本発明による連
続真空蒸着装置は、真空中で、電子銃４によりルツボ１
０から蒸発材料を蒸発又は昇華させ、連続的に供給され
る蒸着基板２の表面に蒸着膜を形成するようになってい
る。ルツボ１０は、その全体幅が前記蒸着基板２の最大
幅より広く、かつ複数の独立な分割ルツボ１３からな
り、各分割ルツボ１３は可能な限り密接して配置されて
いる。また、電子銃４から照射される電子ビーム５は分
割ルツボ１３のいずれにも任意に照射でき、ルツボ１０
からの蒸発量を電子ビーム５により任意に調整できるよ
うに構成されている。

【０００８】図１に示すように、蒸着基板２の幅方向
に、複数の分割ルツボ１３を隣接させてルツボ１０が構
成されている。分割ルツボ１３の数は多い方が蒸着基板
２の幅変更に対する自由度は大きくなるが、通常、蒸着
基板２の幅は規格で決まっているため（例えば、鋼板で
は６１０ｍｍ、７６２ｍｍ、９１４ｍｍ、・・・、１８
２９ｍｍのように）、鋼板幅よりやや幅広の範囲をまか
なえるように分割ルツボ１３を構成すれば良い。

【０００９】図２及び図３は、本発明による連続真空蒸
着装置を用いた蒸着方法を示す説明図であり、図２は蒸
着基板の幅が大きい場合、図３は幅が小さい場合を示し
ている。また各図において、（Ａ）は図１のＡ−Ａ線に
おける断面図（電子銃４に対向する方向から分割ルツボ
１３の配列を見た図）であり、（Ｂ）は各分割ルツボ１
３からの蒸発量を示す模式図、（Ｃ）は蒸着基板上の膜
厚分布を示す模式図である。本発明による蒸着方法によ
れば、ルツボ１０は、複数の独立な分割ルツボ１３から
なり、各分割ルツボ１３は可能な限り密接して配置され
ており、蒸着する蒸発基板２の幅よりやや広い範囲をカ
バーする複数の分割ルツボ１３のうちの一部にのみ電子
ビームを照射して蒸発材料を蒸発又は昇華させる。

【００１０】例えば、蒸着基板２よりやや幅広い範囲
（通常蒸着基板幅の１．１〜１．３倍程度）のルツボま
で電子ビーム５を照射して蒸発材料６を蒸発（昇華）さ
せるのがよい。図２の例の場合は、全部の分割式ルツボ
１３に電子ビーム５を照射しており、図３の例の場合は
中央部の分割ルツボ１３（図で）のみに電子ビーム５
を照射している。

【００１１】図２において、ある分割ルツボ１３と隣の
分割ルツボ１３の間は、蒸発材料がなく、蒸発しないた
め、各々の分割ルツボ１３の両端部は図２（Ｂ）に示す
ように中央部より蒸発量を多くするのがよい。これによ
り、境界部の影響を受けることなく、蒸着基板全体にほ
ぼ均一に蒸着することができる。この調整は、ルツボ上
にスキャンニングしている電子ビームの照射ピッチを小
さくしたり、ビームの滞在時間を多くすることによって
行うことができる。また、端部にある分割ルツボ１３
（図２（Ａ）の）は、蒸発量を中央部より大き
くなるように設定するのがよい。このようにルツボから
の蒸発量を調整することによって、蒸着基板２上の膜厚
分布（図２（Ｃ））を一定範囲内に入るように制御する
ことができる。

【００１２】また、図３のように、蒸着基板２の幅が最
小の場合は（予定幅の中で最小）は、分割ルツボ１３の
うち中央部のみに電子ビーム５を照射・蒸発（昇華）
させる。この場合も図２と同様に、分割ルツボ１３内の
端部の蒸発量を中央部よりやや多くすることによって、
蒸着基板２上の膜厚分布を均一にできる。図４は分割ル
ツボ１３の別の構成例である。この図に示すように、分
割ルツボ１３の隣接する境界線を、蒸発基板の走行方向
に対し傾めに設けてもよい。例えば、図４（Ａ）及び
（Ｂ）に示すように平行四辺形、台形、長方形のルツボ
を組合せて様々な範囲とする。かかる構成により、分割
ルツボ１３と分割ルツボ１３の間の境界部の影響が緩和
され、蒸着基板２上の膜厚分布を一定範囲内に入るよう
に制御することができる。また、この構成では、分割ル
ツボ１３の端部の蒸発量を少し多くするだけて蒸着基板
２上の膜厚分布の均一化に対応することができる。

【００１３】上述したように、本発明の構成によれば、
ルツボは、その全体幅が前記蒸着基板の幅より広く、か
つ複数の独立な分割ルツボからなり、各分割ルツボは可
能な限り密接して配置されているので、蒸着する蒸発基
板の幅よりやや広い範囲をカバーする前記複数の分割ル
ツボのうちの一部にのみ電子ビームを照射して蒸発材料
を蒸発又は昇華させることにより、蒸着基板幅が変化し
ても、真空を破って大気に戻し、ルツボを交換する作業
をすることなく連続して蒸着を行うことができる。従っ
て、蒸発基板の幅が変化する場合でも、運転（蒸着）を
停止する必要がなく、生産性を大幅に向上させることが
できる。またこの場合、蒸着基板２の幅よりやや広い範
囲だけに電子ビームを照射するが、分割ルツボはそれぞ
れ独立に構成されているため、隣接する別の分割ルツボ
には熱が伝達されず、熱損失が生じない。従って、効率
を高く維持することができ、余分な電子ビームを必要と
せずランニングコストを低減することができる。また、
ルツボの高温域は蒸発基板の幅よりやや広い範囲に限ら
れるため、余分な蒸発は少なく、蒸発材料の歩留りも向
上する。更に、各分割ルツボに温度差があっても、それ
ぞれ独立に構成されているため熱応力が発生しにくく、
クラックや破断が生じにくい。また、ルツボを交換する
場合にも、損傷した分割ルツボだけを交換すればよく、
全体の交換は不要であり、交換作業が容易であり、費用
も低減される。

【００１４】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、以下の
効果を得ることができる。生産設備では、蒸着基板の幅が順次変更となるが、
従来のようにその都度ルツボを交換する必要がなく分割
ルツボ１３を適宜選択することにより必要最小限の分割
ルツボの使用で操業が可能となる。この作業は真空を破
って大気圧にすることなく、真空を維持したままで可能
である。すなわち、ルツボはなんらハンドリングする必
要はなく、電子ビームの照射範囲を変更するのみで良
く、操作が極めて簡単である。ルツボ交換のために真空を破って大気圧にし、再度
真空にする作業が、上流及び下流の真空チャンバーも含
めてなくなる。また、操業を停止する時間がほとんどな
く、生産性が飛躍的に向上し生産コストも下がる。例え
ば、蒸着基板幅が小さくなる場合は、電子ビームの照射
範囲を狭くするだけで、ほぼ瞬時に変更が可能である。
また逆の場合は今まで加熱していないルツボを昇温する
調整時間のみで済む。図７のように所用幅より大きなルツボの一部を用い
て蒸着させる場合に比較して、余計な蒸発材料を加熱・
蒸発（昇華）する必要がないので、熱効率が良くなり、
また、蒸発材料の歩留りも向上するため、生産コストが
大幅に向上する。また、ルツボも不必要な部分が加熱さ
れることがなくなるため、ルツボの損耗が減少する。中央部付近の分割ルツボは蒸着基板の幅の如何にか
かわらず、常に使用されるため、損耗が最も激しい。し
かし、一体型ルツボの場合は、端部はまだ使えても中央
部の損耗のために全体を交換あるいは補修のため取り外
す必要があったが、本発明では損傷した分割ルツボのみ
交換あるいは補修すれば良いため低コストで済むと共
に、作業も楽となる。一体型に比較してルツボが小さいため温度分布の温
度差も小さい。従って、熱応力も小さくなり、熱応力に
起因する破損（クラックの発生や破断）が発生しにくく
なる。図４のように斜めのルツボ構成とすることにより、
分割ルツボ１３と分割ルツボ１３の間の蒸発材料がなく
蒸発（昇華）がない部分の膜厚への影響をほとんどなく
すことができる。

【００１５】従って、本発明によれば、蒸着基板幅が変化しても、真空を破って大気に戻
し、ルツボを交換する作業をすることなく連続して蒸着
を行うことができ、電子ビームの無駄を少なくし、ランニングコストを
低減でき、運転の停止要因を少なくして生産性を向上させるこ
とができ、ルツボの損耗を少なくし、ルツボを交換する場合でも全体を交換する必要がな
い、連続真空蒸着装置及び蒸着方法を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による連続真空蒸着装置を示す部分平面
図である。

【図２】本発明による連続真空蒸着装置により蒸着する
場合の、各分割ルツボからの設定蒸発量及び蒸着基板上
の膜厚分布の一例である。

【図３】図２と同様の別の図である。

【図４】分割式ルツボの他の構成例を示す平面図であ
る。

【図５】従来の蒸着装置の全体構成図である。

【図６】蒸着基板幅に対応してルツボを変える場合を示
す従来例である。

【図７】ルツボは変えずに電子ビームの照射範囲を変え
て蒸着基板幅の変化に対応する場合の従来例である。

【符号の説明】

１真空チャンバー２蒸着基板３ルツボ４電子銃５電子ビーム６蒸発材料７蒸発流８真空排気９ガイドロール１０ルツボ１１、１２真空チャンバー１３分割ルツボ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空中で、電子銃によりルツボから蒸発
材料を蒸発又は昇華させ、連続的に供給される蒸着基板
の表面に蒸着膜を形成する連続真空蒸着装置において、前記ルツボは、その全体幅が前記蒸着基板の幅より広
く、かつ複数の独立な分割ルツボからなり、各分割ルツ
ボは可能な限り密接して配置されている、ことを特徴と
する連続真空蒸着装置。
【請求項２】電子銃から照射される電子ビームは上記
分割ルツボのいずれにも任意に照射でき、ルツボからの
蒸発量を前記電子ビームにより任意に調整できるように
構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の連
続真空蒸着装置。
【請求項３】前記分割ルツボの隣接する境界線は、蒸
発基板の走行方向に対し傾めに設けられている、ことを
特徴とする請求項１に記載の連続真空蒸着装置。
【請求項４】真空中で、電子銃によりルツボから蒸発
材料を蒸発又は昇華させ、連続的に供給される蒸着基板
の表面に蒸着膜を形成する連続真空蒸着方法において、前記ルツボは、複数の独立な分割ルツボからなり、各分
割ルツボは可能な限り密接して配置されており、蒸着する蒸発基板の幅よりやや広い範囲をカバーする前
記複数の分割ルツボのうちの一部にのみ電子ビームを照
射して蒸発材料を蒸発又は昇華させる、ことを特徴とす
る連続真空蒸着方法。