JPH09143678A - 真空蒸着装置の成膜方法および真空蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の幅方向に性質の異なる蒸着膜を成形す
ることができる真空蒸着装置の成膜方法および真空蒸着
装置を提供する。 【解決手段】 電子ビーム２を放射する電子銃３と、２
種類の異なる蒸発材料８，９をそれぞれ収容する２つの
ルツボ５，６と、それらのルツボ５，６を内蔵し、図示
しない真空装置により排気されて蒸着に適した真空度に
保持される真空チャンバー７と、その真空チャンバー７
内に磁界を発生させる磁界発生装置４と、を備えてお
り、電子ビーム２を磁界により偏向させて蒸発材料８，
９の湯面に照射し、加熱、蒸発させて、真空チャンバー
７内を連続して走行する帯状の基板１に、その幅方向に
２種類の異なる蒸発材料８，９を蒸着させて、基板１の
幅方向に２種類以上の性質の異なる被膜（蒸着膜）を成
形する、ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続して走行する
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
の成膜方法および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。かかる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、帯状
の連続して走行する基板に金属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、かつ付着速度が大きいな
どの長所を有している。

【０００３】図６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１）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２１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）のルツボ２０と、そ
れらのルツボ２０を内蔵し真空排気された真空チャンバ
ー７とからなり、その蒸発材料２１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７内を
連続して走行する帯状の基板１に、蒸発材料２１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２１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
以外にも基板に膜を成形する手段として、電気めっき、
浸漬めっきなどがあるが、これらの手段は、基板を溶融
液に浸して基板に膜を成形しているため、基板の幅方向
に２種類以上の性質の異なる膜を成形することができな
い。また、上述の真空蒸着装置においては、多層膜や合
金膜を成形するために、基板の進行方向に並列して複数
のルツボを設けているが、基板の幅方向に２種類以上の
性質の異なる膜を成形することはできない。このよう
に、基板に膜を成形するいずれの手段においても、基板
の幅方向に２種類以上の性質の異なる膜を成形するとい
う目的を有してらず、基板の幅方向で異なる性質を要求
される場合には対処することができなかった。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するために創案
されたものである。すなわち、基板の幅方向に性質の異
なる蒸着膜を成形することができる真空蒸着装置の成膜
方法および真空蒸着装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【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複数のル
ツボと、それらのルツボ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の成膜方法において、上記基板の幅
方向に異なる蒸発材料を蒸着させて、その基板の表面に
性質の異なる蒸着膜を成形する、ことを特徴とする真空
蒸着装置の成膜方法が提供される。

【０００８】また、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複数のルツボと、そ
れらのルツボ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
蒸着装置において、上記基板の進行方向と平行となるよ
うに並置された複数のルツボと、それらのルツボ同志の
間に平行に設けられ蒸発材料の蒸気の広がりを規制する
規制板と、その規制板を上下方向および／または基板の
幅方向に移動させる規制板移動装置と、その規制板移動
装置を制御する制御装置と、を有し、上記ルツボに収容
されている蒸発材料を蒸発させて、上記基板の表面に性
質の異なる蒸着膜を成形する、ことを特徴とする真空蒸
着装置が提供される。

【０００９】上述の本発明の構成によれば、基板の幅方
向に異なる蒸発材料を蒸着させて、その基板の表面に性
質の異なる蒸着膜を成形することができ、さらに、その
蒸着膜の境界を調節することができる。

【００１０】さらに、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複数のルツボと、
それらのルツボ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
空蒸着装置において、上記基板の進行方向と平行となる
ように並置された複数のルツボと、それらのルツボのそ
れぞれを基板に接近または離反させるアクチュエータ
と、を有する、ことを特徴とする真空蒸着装置が提供さ
れる。

【００１１】上述の本発明の構成によれば、基板の幅方
向に異なる蒸発材料を蒸着させて、その基板の表面に性
質の異なる蒸着膜を成形することができ、さらに、その
蒸着膜の膜厚を容易に変化させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図１から図５を参照して説明する。なお、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使用す
る。

【００１３】本発明の真空蒸着装置の成膜方法および真
空蒸着装置は、図６に示した従来の真空蒸着装置とほぼ
同様の真空蒸着装置に適用されるものであり（説明は省
略する）、基板の幅方向に２種類以上の異なる蒸発材料
を蒸着させて、その基板の表面に２種類以上の性質の異
なる蒸着膜を成形しようとするものである。

【００１４】図１は、本発明の真空蒸着装置における成
膜室の斜視図である。なお、成膜室の内部を部分的に透
視して図示している。図に示す真空蒸着装置における成
膜室は、電子ビーム２を放射する電子銃３と、２種類の
異なる蒸発材料８，９をそれぞれ収容する２つのルツボ
５，６と、それらのルツボ５，６を内蔵し、図示しない
真空装置により排気されて蒸着に適した真空度（例えば
１０^-3〜１０^-5Ｔｏｒｒ程度）に保持される真空チャン
バー７と、その真空チャンバー７内に磁界を発生させる
磁界発生装置４と、を備えており、電子ビーム２を磁界
により偏向させて蒸発材料８，９の湯面に照射し、加
熱、蒸発させて、真空チャンバー７内を連続して走行す
る帯状の基板１に、その幅方向に２種類の異なる蒸発材
料８，９を蒸着させて、基板１の幅方向に２種類以上の
性質の異なる被膜（蒸着膜）を成形するものである。

【００１５】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。ルツボ５，６は、図示する
ように、基板１の進行方向と平行となるように並置され
ており、上述したようにそれぞれ異なる蒸着材料８，９
が収容されている。例えば、基板１の幅方向の一方の側
（ルツボ５側）に耐食性が要求され、他方の側（ルツボ
６側）に加工性が要求される場合には、ルツボ５の蒸着
材料８としては耐食性に優れたアルミマンガンを使用
し、ルツボ６の蒸着材料９としては加工性のよいアルミ
ニウムを使用する。なお、この蒸着材料８，９は、図示
しない供給装置によりルツボ５，６内に供給されるよう
になっている。電子銃３は基板１の進行方向の上流側と
下流側に各１台設けられ、それぞれルツボ５，６の両端
部に電子ビーム２を照射するようになっている。なお、
基板１の幅方向の両側に電子銃３を設けるようにしても
よい。磁界発生装置４は基板１の進行方向に２台並べて
設けられ、それぞれ対向する磁界電極４ａ，４ｂを有
し、その磁界電極４ａ，４ｂの間に磁界を発生させてそ
れぞれの電子ビーム２の方向を曲げて蒸発材料８，９の
湯面に向けるようになっている。

【００１６】図２は図１に示す成膜室の正面断面図であ
る。なお、成膜室の内部のみを示し、基板１とルツボ
５，６以外は省略してある。また、基板１の進行方向
は、紙面の表から裏に向かう方向であり、蒸発材料８，
９の蒸気の広がりは一点鎖線で示している。図に示すよ
うに、ルツボ５，６は基板１の進行方向と平行となるよ
うに並置されている。図の三角形斜線部では蒸発材料
８，９の蒸気が混合しており、その混合蒸気と接触する
基板１の部分には蒸発材料８，９の合金膜が成形され
る。したがって、ルツボ５，６同志を近づけて設置すれ
ば、この合金膜の幅は広くなり、ルツボ５，６同志を離
して設置すれば、この合金膜の幅は狭くなる。このよう
にして、性質の異なる膜（すなわち蒸発材料８による蒸
着膜、蒸発材料９による蒸着膜および蒸発材料８，９の
合金膜）を、基板１の幅方向に成形することができる。

【００１７】図３および図４は、図２に示す真空蒸着装
置に蒸発材料の蒸気の広がりを規制する規制板を設けた
図である。これらの図に示す真空蒸着装置は、基板１の
進行方向と平行となるように並置された２つのルツボ
５，６と、それらのルツボ５，６同志の間に平行に設け
られ蒸発材料８，９の蒸気の広がりを規制する規制板１
０と、その規制板１０を上下方向および／または基板１
の幅方向に移動させる規制板移動装置１４と、その規制
板移動装置１４を制御する制御装置と、を有するもので
ある。上記規制板１０は、矩形であり、ルツボ５，６と
ほぼ同じ長さを有し、高温雰囲気中で剛性を維持できる
材質である。上記規制板移動装置１４は、規制板１０を
上下方向に移動させる昇降アクチュエータ１１と、その
昇降アクチュエータ１１を支持する支持台１２と、規制
板１０を基板１の幅方向に移動させる水平アクチュエー
タ１３とからなり、昇降アクチュエータ１１の先端が規
制板１０の下端と連結され、水平アクチュエータ１３の
先端が支持台１２に連結されている。昇降アクチュエー
タ１１および水平アクチュエータ１３は、エアシリン
ダ、油圧シリンダ、モータ駆動のねじ機構などが用いら
れ、パソコンなどの制御装置によりそれぞれ単独に制御
することができるようになっている。また、その設置数
は各アクチュエータ１１，１３の出力や規制板１０の大
きさなどの諸条件により、１つの規制板１０に対して１
つでもよいし、複数でもよい。なお、この制御装置は真
空チャンバー外に設置されており、水平アクチュエータ
１３は図示しない支持台により真空チャンバー内に固定
されている。

【００１８】図３は昇降アクチュエータ１１のみを作動
させたときの図であり、図４は図３の状態から水平アク
チュエータ１３のみを作動させたときの図である。な
お、図２に示す蒸気の混合部（三角形斜線部）と同じ蒸
気の混合部を有するような規制板１０の位置を基準とす
る。

【００１９】図３において、昇降アクチュエータ１１の
みを作動させて、規制板１０を基準位置から上昇させる
と、蒸発材料８，９の蒸気の広がりが規制され、図示す
るように、蒸気の混合部（三角形斜線部）が狭くなる。
つまり、蒸発材料８による蒸着膜、蒸発材料９による蒸
着膜および蒸発材料８，９の合金膜の境界を変化させる
ことができる。この場合には、蒸発材料８，９の合金膜
の幅を狭く、蒸発材料８，９による蒸着膜の幅を広く成
形することができる。また、規制板１０を基準位置から
下降させれば、蒸気の混合部（三角形斜線部）が広くな
り、蒸発材料８，９の合金膜の幅を広く、蒸発材料８，
９による蒸着膜の幅を狭く成形することができる。

【００２０】図４において、図３に示す状態から、さら
に水平アクチュエータ１３を作動させて、支持台１２、
昇降アクチュエータ１１および規制板１０を、ルツボ５
寄り（左方向）に移動させると、蒸発材料８，９の蒸気
の広がりが規制され、蒸発材料８の蒸気の広がりは狭く
なり、蒸発材料９の蒸気の広がりは広くなる。したがっ
て、蒸発材料８，９の蒸気の混合部（三角形斜線部）
は、図示するように、ルツボ５寄り（左方向）に移動す
る。この場合には、蒸発材料８による蒸着膜および蒸発
材料８，９の合金膜の幅を狭く、蒸発材料９による蒸着
膜の幅のみを広く成形することができる。また、図とは
反対にルツボ６寄り（右方向）に規制板１０を移動させ
れば、蒸発材料９による蒸着膜および蒸発材料８，９の
合金膜の幅を狭く、蒸発材料８による蒸着膜の幅のみを
広く成形することができる。その他にも、昇降アクチュ
エータ１１と水平アクチュエータ１３の制御方法によ
り、様々に境界を変化させて基板１に膜を成形すること
ができる。

【００２１】図５は、図２に示す真空蒸着装置に膜厚を
制御するためのアクチュエータを設けた図である。図に
示す真空蒸着装置は、基板１の進行方向と平行となるよ
うに並置された２つのルツボ５，６と、各ルツボ５，６
を支持するルツボ支持台１５，１６と、各ルツボ５，６
を基板１に接近または離反させる２つのアクチュエータ
１７，１８と、それらのアクチュエータ１７，１８を制
御する制御装置と、を有するものである。上記アクチュ
エータ１７，１８の先端は、ルツボ支持台１５，１６の
下面に連結され、パソコンなどの制御装置によりそれぞ
れ単独に制御することができるようになっている。その
設置数は各アクチュエータ１７，１８の出力やルツボ
５，６およびルツボ支持台１５，１６の大きさなどの諸
条件により、１つのルツボ５，６に対して１つでもよい
し、複数でもよい。なお、この制御装置は真空チャンバ
ー外に設置されており、各アクチュエータ１７，１８は
図示しない支持台により真空チャンバー内に固定されて
いる。このようにルツボ５，６をそれぞれ単独に昇降さ
せることにより、蒸気密度を変化させて、蒸着膜の膜厚
を容易に変化させることができる。

【００２２】さらに、図示しないが、図３および図４に
示す蒸気の広がりを規制する規制板１０と、図５に示す
蒸着膜の膜厚を調節するアクチュエータ１７，１８との
両方を設けるようにしてもよい。また、基板１の幅方向
に加えて基板１の進行方向にも複数のルツボを設けるよ
うにしてもよい。

【００２３】上述したように、本発明の真空蒸着装置の
成膜方法および真空蒸着装置によれば、基板１の幅方向
に性質の異なる蒸着膜を成形することができるととも
に、蒸発材料８，９の蒸気の広がりや蒸気密度を種々に
変化させることができるため、蒸着膜の境界や膜厚を容
易に変化させることができ、所望の蒸着膜を成形するこ
とができる。

【００２４】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。

【００２５】

【発明の効果】上述した本発明の真空蒸着装置の成膜方
法および真空蒸着装置によれば、基板の進行方向と平行
となるように並置された複数のルツボに、それぞれ異な
る蒸発材料を収容し、蒸発させることにより、基板の幅
方向に性質の異なる蒸着膜を成形することができる。ま
た、蒸発材料の蒸気を規制する規制板を設けることによ
り、その蒸気の混合割合を調節し、各蒸発材料による蒸
着膜およびその混合蒸気による合金膜の境界を様々に変
化させることができる。さらに、各ルツボを基板に接近
または離反させることにより、蒸着膜の膜厚を種々に変
化させることができる。したがって、基板の幅方向で異
なる性質を要求される場合に容易に対処することができ
る、などの優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空蒸着装置における成膜室の斜視図
である。

【図２】図１に示す成膜室の正面断面図である。

【図３】図２に示す真空蒸着装置に蒸発材料の蒸気の広
がりを規制する規制板を設けたものであり、その昇降ア
クチュエータのみを作動させたときの図である。

【図４】図２に示す真空蒸着装置に蒸発材料の蒸気の広
がりを規制する規制板を設けたものであり、図３の状態
から水平アクチュエータのみを作動させたときの図であ
る。

【図５】図２に示す真空蒸着装置に膜厚を制御するため
のアクチュエータを設けた図である。

【図６】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 磁界発生装置 ５，６ ルツボ ７ 真空チャンバー ８，９ 蒸発材料 １０ 規制板 １１ 昇降アクチュエータ １２ 支持台 １３ 水平アクチュエータ １４ 規制板移動装置 １５，１６ ルツボ支持台 １７，１８ アクチュエータ ２０ ルツボ ２１ 蒸発材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 昭博 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重業株式会社技術研究所内 (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
   料を収容する複数のルツボと、それらのルツボを内蔵し
   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の成膜方法に
   おいて、 上記基板の幅方向に異なる蒸発材料を蒸着させて、その
   基板の表面に性質の異なる蒸着膜を成形する、ことを特
   徴とする真空蒸着装置の成膜方法。
2. 【請求項２】 電子ビームを放射する電子銃と、蒸発材
   料を収容する複数のルツボと、それらのルツボを内蔵し
   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において、 上記基板の進行方向と平行となるように並置された複数
   のルツボと、それらのルツボ同志の間に平行に設けられ
   蒸発材料の蒸気の広がりを規制する規制板と、その規制
   板を上下方向および／または基板の幅方向に移動させる
   規制板移動装置と、その規制板移動装置を制御する制御
   装置と、を有する、ことを特徴とする真空蒸着装置。
3. 【請求項３】 電子ビームを放射する電子銃と、蒸発材
   料を収容する複数のルツボと、それらのルツボを内蔵し
   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において、 上記基板の進行方向と平行となるように並置された複数
   のルツボと、それらのルツボのそれぞれを基板に接近ま
   たは離反させるアクチュエータと、を有する、ことを特
   徴とする真空蒸着装置。