JPH07138760A - 連続真空蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長期間連続運転が可能な連続真空蒸着装置を
提供する。 【構成】 複数の真空チャンバー内にそれぞれ加熱装置
とルツボを内蔵した互いに独立した複数の蒸着ステーシ
ョン２２からなり、単一の走行基板８が複数の真空チャ
ンバー内を順次通過するように配置され、各蒸着ステー
ションのルツボは同一の蒸着材料を収容しており、かつ
各蒸着ステーションの加熱装置は走行基板の同一面に蒸
着材料を蒸着させるように配置され、各真空チャンバー
は、走行基板が走行する本体部分１と蒸着材料を蒸発さ
せる蒸着部分２とからなり、各蒸着ステーションはそれ
ぞれ、他の蒸着ステーションに影響を与えることなく本
体部分と蒸着部分とを真空遮断する真空遮断装置３０を
備える。

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に係わ
り、更に詳しくは、走行基板に真空中で連続的に蒸着す
るイオンプレーティング装置を含む連続真空蒸着装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】真空蒸着（vacuum deposition)は、真空
中で材料を加熱して蒸発させ、蒸着材料を基板（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。かかる成膜プロセスにおいて蒸着材料を加熱するた
めに電子ビームを用い薄板状の連続した走行基板に材料
を蒸着させる連続真空蒸着装置が従来から知られてい
る。この連続真空蒸着装置は、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、２種以上の材料の合金被膜も容易にでき、かつ付着
速度が大きい等の長所を有する。

【０００３】かかる従来の連続真空蒸着装置は、例えば
図７に示すように、連続して走行する薄板状の走行基板
８と、電子ビーム６を放射する電子銃５と、溶解した被
膜用材料４（蒸着材料）を収容するルツボ３と、走行基
板及びルツボを内蔵し真空排気された真空チャンバー５
０とを備え、電子銃５により電子ビーム６を放射し、図
示しない磁界により電子ビーム６の方向を曲げてルツボ
３内の材料を加熱して蒸発させ、蒸発材料を走行基板８
の表面に凝固させて被膜を作るようになっている。

【０００４】また、別の連続真空蒸着装置として、鋼板
と亜鉛の密着性向上を目的し、アルミニウムと亜鉛の２
層メッキを行う「真空蒸着亜鉛めっき装置」が開示され
ている（特開平４−８８１６３号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来の
連続真空蒸着装置では、長期間の連続運転ができない問
題点があった。すなわち、従来の連続真空蒸着装置は、
図７に例示したように、真空チャンバー内に電子銃とル
ツボを内蔵した単一の蒸着ステーションからなるため、
以下の問題点があった。

【０００６】電子銃の運転はカソードの寿命により中
断され、このカソードの寿命は通常、電子銃の型式、容
量、メーカ、等により異なるが、１００〜３００Ｈｒ程
度であるため、連続真空蒸着の連続運転は数日から１０
数日間が限界である。 ルツボは常に高温に晒されているため、消耗が激し
く、寿命は数日から２週間程度である。

【０００７】ルツボからの蒸発流はすべて走行基板に
蒸着するわけではなく、無効蒸着物として、走行基板以
外に堆積し、その厚さは例えば１週間で１００〜２００
ｍｍ程度となり、この無効蒸着物を定期的（通常１週間
に１度）に除去する必要がある。 上記３つの理由により従来の連続真空蒸着装置では数日
〜２週間以上の長期間の連続運転が事実上できなかっ
た。また、これらのうち、いずれかの原因で不都合が
生じると、交換や保守のため運転を１日程度中断する必
要があり、生産性が極めて悪化する問題点があった。
更に、従来の連続真空蒸着装置のように１ケ所で蒸着さ
せると、成膜速度（時間当たりの成膜膜厚）が大きくな
り過ぎ、膜質が悪化する問題点があった。

【０００８】本発明は、上述した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、
長期間連続運転が可能な連続真空蒸着装置を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
真空チャンバー内にそれぞれ加熱装置とルツボを内蔵し
た互いに独立した複数の蒸着ステーションからなり、単
一の走行基板が前記複数の真空チャンバー内を順次通過
するように配置され、各蒸着ステーションのルツボは同
一の蒸着材料を収容しており、かつ各蒸着ステーション
の加熱装置は走行基板の同一面に蒸着材料を蒸着させる
ように配置され、前記各真空チャンバーは、走行基板が
走行する本体部分と蒸着材料を蒸発させる蒸着部分とか
らなり、各蒸着ステーションはそれぞれ、他の蒸着ステ
ーションに影響を与えることなく本体部分と蒸着部分と
を真空遮断する真空遮断装置を備える、ことを特徴とす
る連続真空蒸着装置が提供される。

【００１０】本発明の好ましい実施例によれば、前記複
数の蒸着ステーションは、前記真空遮断装置により少な
くとも１つの蒸着ステーションの本体部分が蒸着部分か
ら真空遮断されている場合に、走行基板に所望の成膜速
度で蒸着できる十分な蒸着能力を有する。また、前記真
空遮断装置は、前記本体部分に取付けられかつ蒸着流が
通過する開口を有するシール座と、該シール座に密着す
るシールパッキンを備えたシャッタ板と、該シャッタ板
をシール座に押付ける押付け装置と、前記開口を閉鎖す
る位置と開放する位置との間をシャッタ板を移動させる
移動装置と、からなることが好ましい。

【００１１】

【作用】上記本発明の構成によれば、本発明の連続真空
蒸着装置が互いに独立した複数の蒸着ステーションから
なり、各真空チャンバーが本体部分と蒸着部分とから構
成され、かつそれぞれの蒸着ステーションが本体部分と
蒸着部分とを真空遮断する真空遮断装置を備えているの
で、真空遮断装置により真空チャンバーの本体部分を
蒸着部分から真空遮断することにより、加熱装置，ルツ
ボ等の保守・点検或いは無効蒸着物の除去，等を、その
他の蒸着ステーションによる真空蒸着を継続したまま、
各蒸着ステーションについて順次行うことができる。ま
た、なんらかの原因である蒸着ステーションに不都合
が生じても、真空遮断装置によりその蒸着ステーション
の本体部分だけを蒸着部分から真空遮断することによ
り、その他の蒸着ステーションの運転をそのまま継続す
ることができる。更に、単一の走行基板が複数の真空
チャンバー内を順次通過するように配置され、各ルツボ
が同一の蒸着材料を収容し、各加熱装置は走行基板の同
一面に蒸着材料を蒸着させるように配置されているの
で、全体として大きい成膜速度を維持したまま各蒸着ス
テーションにおける成膜速度が小さくなり、良好な膜質
を維持することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を添付図面を
参照して説明する。なお、各図において、共通する部分
には同一の符号を付して使用する。図１は、本発明によ
る連続真空蒸着装置の全体構成図である。この図におい
て、本発明の連続真空蒸着装置は、複数の真空チャンバ
ー内にそれぞれ加熱装置とルツボを内蔵した互いに独立
した複数の蒸着ステーション２２（２２−１、２２−
２、２２−３、．．．２２−ｎ、ｎは２以上の整数）か
らなる。また、単一の走行基板８が複数の真空チャンバ
ー内を順次通過するように配置され、各蒸着ステーショ
ン２２のルツボは同一の蒸着材料を収容している。更
に、各蒸着ステーションの加熱装置は走行基板８の同一
面に蒸着材料を蒸着させるように配置されている。

【００１３】各真空チャンバーは、走行基板８が走行す
る本体部分１と蒸着材料を蒸発させる蒸着部分２（２−
１、２−２、２−３、．．．２−ｎ）とからなる。更
に、各蒸着ステーション２２はそれぞれ、他の蒸着ステ
ーションに影響を与えることなく本体部分１と蒸着部分
２とを真空遮断する真空遮断装置３０を備えている。

【００１４】図１において、各蒸着ステーション２２に
は独立してルツボ及び加熱装置が設けられている。この
図における加熱装置は、電子銃であるが、本発明はこれ
に限定されず、例えば抵抗加熱装置、誘導加熱装置、等
であってもよい。なお、以下の説明では、本発明の効果
が最もでる電子銃による加熱について説明する。

【００１５】複数の蒸着ステーション２２は、真空遮断
装置３０により少なくとも１つの蒸着ステーション２２
の本体部分１が蒸着部分２から真空遮断されている場合
に、走行基板８に所望の成膜速度で蒸着できる十分な蒸
着能力を有するように設定されている。すなわち、蒸着
ステーション２２は少なくとも２台であり、好ましくは
３台以上、例えば必要な電子銃出力が３００ＫＷの場
合、従来では３００ＫＷ電子銃×１台だが、本発明の例
では１００ＫＷ電子銃×４台を設けるのが良い（図１の
ｎ＝４）。

【００１６】これにより、常時１００ＫＷ×３台で必要
量をまかなうことができ、残り１台は休止することがで
きる。すなわち、蒸着ステーション４ケ所のうち、不特
定の３ケ所のみを稼働し、残り１ケ所を休止することが
できる。

【００１７】図２〜図５は、１つの蒸着ステーション２
２の作動を示す構成図であり、図２は真空遮断するため
にシャッタ板（後述する）が待機位置よりルツボ上に移
動しているところを示す図であり、図３は、シャッタ板
がルツボ上に来て押付け装置によりシャッタ板を押し上
げ本体部分１と蒸着部分２を真空的に遮断したところを
示す図であり、図４は、通常の蒸着時にシャッタ板が待
機しているところを示す図であり、図５は図４のＡ−Ａ
線における断面図である。

【００１８】図２〜図５において、ルツボ３に蒸着材料
４を入れ、電子銃５より電子ビーム６を蒸着材料４に照
射して蒸発させ、発生した蒸発流１０を走行基板８に蒸
着させるようになっている。また、走行基板８はガイド
ローラ７を介して真空チャンバー内を連続的に走行す
る。すなわち、単一の走行基板８が複数の真空チャンバ
ー内を順次通過するように配置されている。

【００１９】これらの図において、真空遮断装置３０
は、真空チャンバーの本体部分１に取付けられかつ蒸発
流１０が通過する開口を有するシール座１１と、該シー
ル座１１に密着するシールパッキン１５を備えたシャッ
タ板１４と、該シャッタ板１４をシール座１１に押付け
る押付け装置２０と、前記開口を閉鎖する閉鎖位置と開
放する待機位置との間をシャッタ板１４を移動させる移
動装置３２と、からなる。

【００２０】シール座１１は本体部分１の開口部に取り
付けられ、その下面はシールパッキン１５が当たるシー
ル面となっている。また、このシール面に蒸発流１０の
一部が付着しないよう、防着カバー１２により、蒸着時
は防御されるようになっている。防着カバー１２は回転
中心軸１３を中心として回転できる。回転するとシール
座１１の下面から防着カバー１２が外れる位置にくる。
防着カバー１２は図５に示すようにシール座１１の各辺
に沿って４ケ所に設けられている。

【００２１】図５において、走行基板８の走行方向にあ
る防着カバー１２ａは、走行基板８の走行方向に対し直
角方向にある防着カバー１２ｂと干渉しないように、防
着カバー１２ｂを防着カバー１２ａが覆うように設けて
ある。また、防着カバー１２ａ、１２ｂの回転中心軸１
３も相互に干渉しないように、取付高さをずらしてあ
る。更に、防着カバー１２は回転中心軸１３に取付けら
れており、回転中心軸１３を中心として回転する。回転
中心軸１３は真空シール２５で真空シールされ、外部の
図示しないアクチュエータにより駆動される。

【００２２】図２、図５に示すように、シャッタ板１４
は移動装置３２により走行基板８の走行方向に直角方向
に移動可能に設けられている。移動装置３２は、車輪１
７、レール１８、サポート１９等からなり、シャッタ板
１４はサポート１９に取付られたレール１８上を車輪１
７により移動する。車輪１７はシャッタ板１４のアーム
１６に取付けられ、シャッタ板１４の上面には周辺に沿
ってシールパッキン１５が埋め込まれている。

【００２３】また、図３に示すように、シャッタ板１４
はルツボ３の真上に来た後、押付け装置２０により押し
上げることにより、シールパッキン１５がシール座１１
面に当たり、真空的に真空チャンバーの本体部分１と遮
断される。押付け装置２０は、例えば液圧シリンダ、電
動シリンダ等がよい。更に図４、図５に示すように、真
空蒸着の操業時はシャッタ板１４は待機位置に引き込ま
れており、蒸着に支障がないようになっている。シャッ
タ板１４の移動はロッド２３が前後に移動することによ
り行われる。真空シール２４はロッド２３の真空シール
である。

【００２４】蒸着ステーション２２の大気開放は、真空
排気９を止め、大気充圧弁２６より大気を充圧すること
により行われる。この時、シャッタ板１４は大気圧によ
りシール座１１に押付けられるため、通常、押付け装置
２０による押し上げをやめても、シャッタ板１４の自重
により落下することはない。従って様々な保守・点検作
業は蒸着ステーション２２を大気開放してこの状態で行
うことができる。

【００２５】上述した構成により、所要電子銃容量が
３００ＫＷの場合、例えば図６に示す操業パターン（横
軸時間、縦軸各ステーションの運転) のように、合計１
００ＫＷ×４台の電子銃を用い、４ケ所の蒸着ステーシ
ョンを用い、常時３台を運転することにより、長期間
（例えば１ケ月以上）の連続運転が可能となる、４ケ
所のうち１ケ所の蒸着ステーションは運転を停止しても
影響がなく、停止している時に、カソードの交換、ルツ
ボの保守・交換、無効蒸着物の除去作業が余裕をもって
できる、また、この間は停止している蒸着ステーショ
ンは、本体の真空チャンバーに対し真空的に遮断されて
いるため、この蒸着ステーションを大気充圧しても、本
体の連続運転になんら影響を与えない、蒸着した膜質
はゆっくり成膜するため良質な膜となるため、蒸着ステ
ーションが１ケ所に比べて複数蒸着ステーションの方が
成膜速度が小さく、より良質な膜質となる、ある蒸着
ステーションにおいて、ルツボからの蒸発量分布が何ら
かの原因で変動しても、複数（ｎケ所）の蒸着ステーシ
ョンの場合、成膜した膜厚分布への影響が１／ｎの範囲
内での変動で済む、等の効果を得ることができる。

【００２６】

【発明の効果】上述したように、本発明の構成によれ
ば、本発明の連続真空蒸着装置が互いに独立した複数の
蒸着ステーションからなり、各真空チャンバーが本体部
分と蒸着部分とから構成され、かつそれぞれの蒸着ステ
ーションが本体部分と蒸着部分とを真空遮断する真空遮
断装置を備えているので、真空遮断装置により真空チ
ャンバーの本体部分を蒸着部分から真空遮断することに
より、加熱装置，ルツボ等の保守・点検或いは無効蒸着
物の除去，等を、その他の蒸着ステーションによる真空
蒸着を継続したまま、各蒸着ステーションについて順次
行うことができる。また、なんらかの原因である蒸着
ステーションに不都合が生じても、真空遮断装置により
その蒸着ステーションの本体部分だけを蒸着部分から真
空遮断することにより、その他の蒸着ステーションの運
転をそのまま継続することができる。更に、単一の走
行基板が複数の真空チャンバー内を順次通過するように
配置され、各ルツボが同一の蒸着材料を収容し、各加熱
装置は走行基板の同一面に蒸着材料を蒸着させるように
配置されているので、全体として大きい成膜速度を維持
したまま各蒸着ステーションにおける成膜速度が小さく
なり、良好な膜質を維持することができる。

【００２７】従って、本発明の連続真空蒸着装置は、長
期間連続運転が可能である優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による連続的真空蒸着装置の全体構成図
である。

【図２】遮断するためにシャッタ板が待機位置よりルツ
ボ上に移動しているところを示す図である。

【図３】シャッタ板がルツボ上に来て、押付け装置によ
りシャッタ板を押し上げ、真空チャンバー１と２を真空
的に遮断したところを示す図である。

【図４】通常の蒸着時にシャッタ板が待機している状態
を示す図である。

【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。

【図６】４ケ所の蒸着ステーションで操業する場合の操
業パターンを示す図である。

【図７】従来の連続的真空蒸着装置の全体構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 真空チャンバーの本体部分 ２ 真空チャンバーの蒸着部分 ３ ルツボ ４ 蒸着材料 ５ 電子銃 ６ 電子ビーム ７ ガイドローラ ８ 走行基板 ９ 真空排気 １０ 蒸発流 １１ シール座 １２ 防着カバー １３ 回転中心軸 １４ シャッタ板 １５ シールパッキン １６ アーム １７ 車軸 １８ レール １９ サポート ２０ 押付け装置 ２１ 防着板 ２２ 蒸着ステーション ２３ ロッド ２４ 真空シール ２５ 真空シール ２６ 大気充圧弁 ３０ 真空遮断装置 ３２ 移動装置 ５０ 真空チャンバー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の真空チャンバー内にそれぞれ加熱
   装置とルツボを内蔵した互いに独立した複数の蒸着ステ
   ーションからなり、 単一の走行基板が前記複数の真空チャンバー内を順次通
   過するように配置され、各蒸着ステーションのルツボは
   同一の蒸着材料を収容しており、かつ各蒸着ステーショ
   ンの加熱装置は走行基板の同一面に蒸着材料を蒸着させ
   るように配置され、 前記各真空チャンバーは、走行基板が走行する本体部分
   と蒸着材料を蒸発させる蒸着部分とからなり、各蒸着ス
   テーションはそれぞれ、他の蒸着ステーションに影響を
   与えることなく本体部分と蒸着部分とを真空遮断する真
   空遮断装置を備える、ことを特徴とする連続真空蒸着装
   置。
2. 【請求項２】 前記複数の蒸着ステーションは、前記真
   空遮断装置により少なくとも１つの蒸着ステーションの
   本体部分が蒸着部分から真空遮断されている場合に、走
   行基板に所望の成膜速度で蒸着できる十分な蒸着能力を
   有する、ことを特徴とする請求項１に記載の連続真空蒸
   着装置。
3. 【請求項３】 前記真空遮断装置は、前記本体部分に取
   付けられかつ蒸着流が通過する開口を有するシール座
   と、該シール座に密着するシールパッキンを備えたシャ
   ッタ板と、該シャッタ板をシール座に押付ける押付け装
   置と、前記開口を閉鎖する位置と開放する位置との間を
   シャッタ板を移動させる移動装置と、からなることを特
   徴とする請求項１に記載の連続真空蒸着装置。