JP2001011624A - 真空蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被蒸着ワ−クの真空蒸着において被蒸着ワ−
クがの回転停止を防ぎ、自公転の回転速度を個別に設定
できる真空蒸着装置を提供する。 【解決手段】 内部に蒸着源２を有する真空槽１中に水
平面内に回転可能な環状歯車８が設けられ、この環状歯
車８には求心状に伝動機構の回転により回転する被蒸着
ワ−ク保持部を有するワ−クカセット１８が固着されて
いる。真空槽１外部に設けられた第１の電動機２３の回
転軸と、環状歯車８に取り付けられた各伝動機構の入力
軸１１に係合されているスプロケット１５間にはチェ−
ン２７が環状に巻掛けらている。また、真空槽１外部に
第１の電動機２３とは別個独立に設けられた第２の電動
機３４の回転軸と被蒸着ワ−ク２２が装着されてい環状
歯車８は公転フレ−ム体回転機構を介し噛合されてい
る。これにより被蒸着ワ−ク２２の自公転の回転停止を
防ぎ、自公転の回転速度を個別に設定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の被蒸着物の
表面に、同時に、かつ、均一に蒸着膜を形成し得る真空
蒸着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の被蒸着物に、同時に、かつ均一に
蒸着膜を形成するために被蒸着物を真空槽内で自公転さ
せる方式の真空蒸着装置としては、図４、図５、図６
（ａ）、（ｂ）に示される真空蒸着装置が知られている
（特開平１０−２１２５８０号公報）。 この真空槽１
００内には蒸着源１０１が配置され、水平面内で回転可
能に公転フレーム１０２が設置されている。

【０００３】公転フレーム１０２は、環状フレーム１０
３とこの環状フレーム１０３の外周に被嵌され固定部材
により環状フレーム１０３と一体に固定された環状歯車
１０４とから構成されている。

【０００４】環状フレ−ム１０３には複数のワ−クカセ
ット１０５が求心状に取り付けられて、環状フレーム１
０３の内側には、間隔をおいて外周に歯列を形成した環
状の固定歯車１０６が環状フレーム１０３とやや軸方向
位置を垂直方向にずらせて同心的に配置されている。

【０００５】また、環状歯車１０４は、図示を省略した
回転軸に固着された小歯車１０７と噛合う減速歯車１０
８に噛合されており、電動機１０９により回転軸が回転
するとこれにつれて回転（公転）するようになってい
る。

【０００６】さらに、環状フレーム１０３上には、遊動
歯車１１０、１１０、……１１０を固着させた複数の出
力軸が等間隔で、かつ各遊動歯車１１０を固定歯車１０
６と噛合わせた状態で立設されている。

【０００７】これらの各遊動歯車１１０の出力軸は、被
蒸着ワーク１１１を自転させる機構に連結されており、
各出力軸の回転によりこれと連結した複数の被蒸着ワー
ク１１１が自転するようになっている。

【０００８】公転フレーム１０２上に装着されるワーク
カセット１０５内の複数の被蒸着ワーク１１１は、公転
フレーム１０２により真空槽１００内で公転するととも
に出力軸により駆動されて自転し、これによって被蒸着
ワーク１１１表面には万遍なく蒸着膜が形成される。

【０００９】図６（ａ）は、この真空蒸着装置の公転フ
レーム１０２と遊動歯車１１０の出力軸の駆動機構を構
成する部材のみを示した平面図で、蒸着作業を行ってい
ない状態を示したものである。

【００１０】ところで、蒸着作業の際には、蒸着源１０
１を加熱するため公転フレーム１０２は、加熱されて外
周方向に熱膨張し、環状歯車１０４は減速歯車１０８に
強く押付けられ、その反力で公転フレーム１０２は、減
速歯車１０８と反対方向に押し出され、環状フレーム１
０３上に取付けられた遊動歯車１１０も公転フレーム１
０２の中心から遠ざかる方向に変位する。

【００１１】その結果、図６（ｂ）に示すように、固定
歯車１０６と遊動歯車１１０の噛合いが外れて、この遊
動歯車１１０は公転フレーム１０２が回転しても自転し
なくなってしまうという問題があった。

【００１２】また、回転軸に連結する小歯車１０７近傍
の公転フレーム１０２外周の歯列は、小歯車１０７に強
く押付けられるため、回転軸が変形したり、軸受けが破
損したりするという問題もあった。公転フレーム１０２
中心位置を予め熱膨張した後の状態を想定して設定する
ことも可能ではあるが、それには非常に手間がかかると
いう問題があった。

【００１３】さらに、かかる従来の真空蒸着装置では、
被蒸着ワ−ク１１１の自転速度は公転速度により決定さ
れてしまうため、公転速度だけ、または自転速度だけを
変更させたい場合、大掛かりな改造が必要になるという
問題があった。

【００１４】また、一部の被蒸着ワーク保持部が回転停
止したり伝動機構が回転停止したりなどの不具合が発生
すると、全部の被蒸着ワ−ク１１１の自転と公転が停止
してしまい、被蒸着ワ−ク１１１全数が蒸着不良となる
という問題があった。

【００１５】また、さらに、回転フレームを含めた回転
部分全体の負荷と、伝動機構の入力軸から被蒸着ワ−ク
１１１の自転機構に至るまでの回転伝達に要する負荷
を、回転軸に連結した小歯車１０７だけで受けているた
め摩耗が激しく寿命が短かいという問題もあった。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来の
難点を解消すべくなされたもので、環状歯車の熱膨張が
被蒸着ワーク保持部の回転停止の原因となることを解消
し、また一部の被蒸着物の自転速度と公転速度の個別制
御を可能にし、一部のワークカセットまたは、伝動機構
の回転停止が発生しても、全体の回転停止に至らず他の
被蒸着ワークの自公転を維持することのできる被蒸着物
自公転機構を備えた真空蒸着装置を提供することを目的
とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、内部に蒸着源を加熱する加熱手
段を備えた真空槽と、前記加熱手段の上方の真空槽頂部
を気密に貫通して配置された第１の回転軸と、前記第１
の回転軸を中心に水平面内で回転可能に保持された公転
フレーム体と、前記公転フレーム体上に所定の間隔をお
いて回転可能に立設された複数の伝導輪と、前記各伝導
輪と前記第１の回転軸に巻掛けられ前記第１の回転軸の
回転により各伝導輪を回転させる伝動輪回転機構と、前
記各伝導輪の近傍に一端が前記公転フレーム体の内側に
固着され他端が前記公転フレーム体の中心に向くよう配
置されるとともに、前記伝導輪と伝動機構を介して連結
されて前記伝導輪の回転により自転する被蒸着ワーク保
持部を有する被蒸着ワーク保持体と、前記真空槽の周辺
に近い頂部を貫通して配置された第２の回転軸と、前記
第２の回転軸と前記公転フレーム体間に介在して前記第
２の回転軸の回転を伝達して前記公転フレーム体を回転
させる公転フレーム体回転機構とを具備することを特徴
としている。

【００１８】この構成により、自転と公転の速度を個別
に設定することができる。ここで、被蒸着ワーク保持体
としては、少なくとも１つ以上の被蒸着ワークを保持で
きるカセットやホルダ−等が例示される。また、伝動輪
回転機構としてはチェ−ン、ベルト、ロ−プ等の巻き掛
け式の伝導機構が例示され、伝動輪としてはスプロケッ
ト、プ−リ、歯車等の回転体が例示される。

【００１９】また、チェ−ン、ベルト、ロ−プ等の巻き
掛け式の伝導機構に係合されて押圧し、これらの伝導機
構に一定の張力を付与するバネや分銅等を用いたテンシ
ョン機構を設けることにより環状歯車が熱膨脹を起こし
ても伝導輪との係合が解除されないようにすることもで
きる。

【００２０】さらに、前記伝導輪は、回転軸に環状の伝
導輪本体を被嵌させるとともに、シャーピンにより両者
を固定させて構成することが望ましい。

【００２１】このようにシャーピンで回転軸と伝導輪本
体とを固定することにより、例えば、被蒸着ワーク保持
部内の一つの被蒸着ワークの回転が停止して大きい回転
抵抗が発生した場合には、シャ−ピンが折れて伝動輪が
空転するため他の被蒸着ワークの回転には何ら影響を及
ぼさない。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２３】図１は本実施例の真空蒸着装置の側面図で
あり、図２は図１に示した真空蒸着装置の平面図であ
り、図３は図１に示した真空蒸着装置の伝動機構を示す
要部の拡大断面図である。

【００２４】図１に示すように、この実施の態様に係る
真空蒸着装置は、真空槽１内の底部に蒸着源２を加熱す
る加熱ヒ−タ（図示せず。）を有し、この真空槽１は真
空処理装置（図示せず。）に接続されて、所定圧力に減
圧可能にされている。

【００２５】また、真空槽１の側壁の中間部分には支持
フレ−ム３が固設され、この支持フレーム３上には、上
面にＶ字状の溝５が削設された環状の歯車支持レ−ル４
が水平に配設されている。

【００２６】さらに、歯車支持レ−ル４のＶ状の溝５よ
り内方の内縁部上には後述する環状歯車８のガイド６が
固定されている。

【００２７】また歯車支持レ−ル４のＶ状の溝５内に
は、移動可能なベアリングボ−ル７をＶ状の溝５との間
に介在させて歯車支持レ−ル４と同心的に略歯車支持レ
−ル４と同形状の環状歯車８が載置され、この環状歯車
８はその内周面をガイド６によって規制されつつ、歯車
支持レ−ル４上を周方向に回転可能とされている。

【００２８】この環状歯車８は、環状体の外周に歯列を
形成させたもので、その下部には環状フレ−ム９が固定
部材により固着されている。この環状歯車８と環状フレ
−ム９で公転フレ−ム体が構成される。環状フレ−ム９
には、図２に示すように、周方向に１６等分した位置の
１５箇所に被蒸着ワーク２２を回転させるための伝動機
構がブラケットを介し固定されている。

【００２９】図３に示すように、この被蒸着ワーク２２
を回転させる伝動機構は、一端にカサ歯車１０が固着さ
れた回転可能な入力軸１１と、一端にカサ歯車１０が固
着され、他端に偏心ピン１２を設けられた回転可能な前
記入力軸１１と直交する出力軸１３と、入力軸１１と出
力軸１３とを収納するケ−ス１４とから構成されてお
り、入力軸１１に固着されたカサ歯車１０と出力軸１３
に固着されたカサ歯車１０とが噛合することにより入力
軸１１の回転を出力軸１３に伝達するように構成されて
いる。

【００３０】同図に示されるように、各伝動機構のスプ
ロケット１５（伝動輪）は入力軸１１に被嵌され、シャ
ーピン１７により互いに固定されている。

【００３１】各伝動機構の出力軸１３の端面には、２本
の偏心ピン１２が軸心を挟んで突設され、一方、この出
力軸１３と連結されるべきワ−クカセット入力軸１８ａ
はその端面が出力軸１３の端面と接近されており、ワ−
クカセット入力軸１８ａの端面に嵌合した曲がりキー１
９を出力軸１３端面の両偏心ピン１２に係合させて伝動
機構の出力軸１３に装着されている。これによって、出
力軸１３の回転はワ−クカセット入力軸１８ａに伝達さ
れる。

【００３２】また、各ワ−クカセット１８（被蒸着ワ−
ク保持体）は、図１に示されるように、環状フレーム９
の内側に等間隔で求心状に設置されており、環状フレ−
ム９にブラケットを介し取り付いるクランプ機構２０と
ケ−ス１４に取り付けたア−ム２１の端部の吊り下げ部
で位置決め固定されている。

【００３３】さらに、ワ−クカセット１８内部には伝動
機構の出力軸１３の回転を被蒸着ワ−ク２２に伝達す
る、図示を省略した被蒸着ワ−ク保持部を有している。

【００３４】図１に示すように、真空槽１外部の中央上
方に動力源である第１の電動機２３が配設され、真空槽
１の中央頂部をシール機構を介して第１の電動機２３に
連結する回転軸導入ユニット２４が貫通設置されてい
る。

【００３５】さらに回転軸導入ユニット２４の下端には
回転軸２５（第１の回転軸）が連結され、その先端の前
述したスプロケット１５とほぼ同一高さの位置には、駆
動スプロケット２６が固着されている。この駆動スプロ
ケット２６の回転中心は常温時の環状歯車８の中心と一
致させてある。

【００３６】図２に示すように、回転軸２５の駆動スプ
ロケット２６と、各伝動機構の入力軸１１に結合された
スプロケット１５には、チェ−ン２７（伝動輪回転機
構）が巻掛けられている。これによって、回転軸２５が
回転するとチェーン２７を介して各伝導機構のスプロケ
ット１５が回転し、これによってワークカセット１８が
回転する。

【００３７】なお、駆動スプロケット２６とスプロケッ
ト１５間のチェーン２７には、チェ−ン２７の張力を一
定に保持するテンション機構が配設されている。

【００３８】この実施例で用いられたテンション機構
は、環状歯車８取り付けられたテンションユニット２８
と、環状歯車８に取り付けられたロッド２９に軸受けを
介して取り付けられて軸方向に摺動する移動ブロック３
０と、移動ブロック３０に一端が引掛けられているバネ
３１と、移動ブロック３０にねじ込み固定された軸にチ
ェ−ン２７の必要巻掛け長さを一定に保つように軸受け
を介し取り付られたテンションスプロケット３２と、ロ
ッド２９に固定された軸に軸受けを介し取り付られた負
荷受けスプロケット３３とで構成されている。

【００３９】また、図１に示すように、真空槽１外部の
左上方に第２の電動機３４が配設され、第２の電動機３
４の回転軸には小プ−リ３５が取付けられ、また、この
第２電動機３４と水平方向に間隔をおいて、大プーリ３
７と小歯車３９が取付けられた第２の回転軸が、第２の
電動機３４の回転軸と平行に配設され、小プーリ３５、
大プーリ３７間にはベルト３６が掛け渡されている。

【００４０】大プーリ３７の取付けられた第２の回転軸
は、真空槽１の頂部を気密に貫通する回転軸導入ユニッ
ト３８の一端に連結されている。

【００４１】回転軸導入ユニット３８の真空槽１内にあ
る出力軸には小歯車３９が取付けられ、この小歯車３９
は減速歯車４０の公転フレ−ム体回転機構を介して環状
歯車８に噛合されている。

【００４２】次に上記構成の真空蒸着装置の動作につい
て説明する。

【００４３】まず、真空槽１内に、所定の手順で被蒸着
ワ−ク２２、蒸着源２等をセットし、必要に応じて予め
蒸着源２の加熱等を行った後、真空槽１内を所定の減圧
状態にする。

【００４４】次に、第１の電動機２３と第２の電動機３
４とを駆動させる。

【００４５】第１の電動機２３が駆動すると回転軸２５
が回転する。すると、回転軸２５に取付けられた駆動ス
プロケット２６はチェーン２７を介して、各伝動機構の
スプロケット１５を介して入力軸１１を回転させ、この
入力軸１１に連結する被蒸着ワーク保持部を回転（自
転）させる。このときチェーン２７には、図１及び図２
に示すようなテンション機構が設けられているので、チ
ェ−ン２７の熱変化による伸縮や、経時的な伸びが発生
してもテンションスプロケット３２が最適位置へ移動し
て、チェーン２７がスプロケット１５から外れたり、強
く張り過ぎたりするのを防止する作用をする。

【００４６】一方、第２の電動機３４が駆動すると、そ
の回転は小プ−リ３５からベルト３６を介して大プ−リ
３７に伝達され、さらに小歯車３９から減速歯車４０を
介して環状歯車８に伝達される。環状歯車８は環状フレ
ーム９と一体に固着されているので、環状フレーム９に
取付けられた被蒸着ワーク保持部は、環状歯車８の回転
につれて公転することになる。

【００４７】上記のように、この真空蒸着装置は、被蒸
着ワーク保持部の公転と自転を、別系統の駆動源により
行わせるため、各独立した回転速度の制御が可能とな
り、自転、公転の回転速度の組合せを変えることによ
り、被蒸着ワ−ク２２の品種、特性、形状の違い等に応
じて最適な条件下で蒸着を行うことができる。

【００４８】さらに、図３に示すように本実施例の伝動
機構では、万一、ワ−クカセット１８内部の被蒸着ワ−
ク保持部や伝動機構の不具合により被蒸着ワ−ク保持部
が回転不能になって、入力軸１１に大きな負荷が加えら
れたような場合には、まず、強度的に弱いシャ−ピン１
７が折れスプロケット１５のみが空転するようになる。
これによって、一つの被蒸着ワ−ク保持部に不具合が
発生してその被蒸着ワ−ク保持部が回転を停止しても、
これにより他の被蒸着ワ−ク保持部まで停止するような
ことはなく、不具合の発生したワ−クカセット１８以外
の被蒸着ワ−ク２２の自転、公転は蒸着を終了するまで
継続される。

【００４９】したがって、このような場合、折れたシャ
−ピン１７の交換は一連の蒸着作業終了後に行えばよ
く、蒸着途中に真空を破壊し、対処後再排気し、蒸着を
続けるといった、生産性を大きく損なう作業もなくな
る。また、被蒸着ワ−ク保持部が回転不能になった場合
に多かった被蒸着ワ−ク２２全数の蒸着不良を引き起こ
すことがなくなる。

【００５０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。

【００５１】例えば、上記において、テンション機構を
具備する場合のみを記載したが具備しない場合もあり得
る。

【００５２】また、上記では、各伝動機構の入力軸１１
にスプロケット１５が軸受けを介し被嵌され、シャーピ
ン１７により互いに固定されている場合のみを記載した
が、スプロケット１５の回転が入力軸１１に伝達されれ
ばシャ−ピン１７以外で係合させてもよい。

【００５３】また、伝動輪回転機構としてチェ−ン２７
を、伝動輪としてスプロケット１５を使用しているが、
例えば、伝動輪回転機構としてベルトやロ−プを使用す
ることができ、伝動輪としてプ−リや歯車を使用しても
よい。さらに、テンション機構においてバネ３１を使用
しているが分銅を使用してもよい。

【００５４】さらに、伝動機構の出力軸１３に被蒸着ワ
−ク保持部を有さないワ−クカセット１８とを連結させ
ることにより被蒸着ワ−ク２２が装着されているワ−ク
カセット１８自体を回転させてもよい。また、本実施例
では伝動機構の入力軸１１と出力軸１３を直交させてい
るが、スプロケット１５の回転を棒状の一軸により伝達
し、スプロケット１５と係合されている軸とは逆の軸端
に被蒸着ワーク２２を有するか否かに関わらずワ−クカ
セット１８を取り付けてもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば次
のような優れた効果を奏することができる。

【００５６】環状歯車の熱膨張による回転停止トラブル
がなくなり生産性が向上し、環状歯車と伝動機構の入力
歯車との位置出し作業が不要である。

【００５７】また、被蒸着物の各品種、特性、形状の違
い等で要求される蒸着の最適条件に、自転、公転の速度
設定を組み合わせることが容易にでき、自公転回転系の
トラブルにより蒸着途中に真空を破壊し、対処後再排気
し、蒸着を続けるという生産性を大きく損なう作業がな
くなる。さらにこの作業を行った場合に多かった被蒸着
ワ−ク全数の蒸着不良を引き起こすことがなくなる。

【００５８】また、万一、一部の伝動機構の入力軸以降
の回転伝達部で回転停止が発生しても、他の被蒸着ワ−
クの自公転は継続されるため、蒸着不良は自転が停止し
たワ−クカセットの被蒸着ワ−クのみの最小限にとどめ
ることができる。

【００５９】さらに、小歯車は公転のみの負荷しか受け
ないため、摩耗が少なくなり寿命が延びる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の真空蒸着装置の側面図

【図２】本実施例の真空蒸着装置の平面図

【図３】本実施例の真空蒸着装置の伝動機構を示す要部
の拡大断面図

【図４】従来技術の真空蒸着装置の側面図

【図５】従来技術の真空蒸着装置の平面図

【図６】従来技術の問題点説明図

【符号の説明】

１、１００……真空槽、 ２、１０１……蒸着源、
８、１０４………環状歯車、 ９、１０３………環状フ
レ−ム、 １０……カサ歯車、 １１……入力軸、 １
２……偏心ピン、 １３……出力軸、 １４……ケ−
ス、 １５……スプロケット、 １６……軸受け、 １
７……シャ−ピン、 １８、１０５……ワ−クカセッ
ト、 １８ａ……ワ−クカセット入力軸、 １９……曲
がりキ−、２２、１１１……被蒸着ワ−ク、 ２３……
…第１の電動機、 ２４、３８……回転軸導入ユニッ
ト、 ２５……回転軸、 ２６……駆動スプロケット、
２７……チェ−ン、 ２８……テンションユニット、
３０……移動ブロック、 ３１……バネ、 ３２……
テンションスプロケット、 ３３……負荷受けスプロケ
ット、 ３４………第２の電動機、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に蒸着源を加熱する加熱手段を備え
   た真空槽と、 前記真空槽上部を貫通する第１の回転軸と、 前記第１の回転軸を中心に水平面内で回転可能に保持さ
   れた公転フレーム体と、 前記公転フレーム体上に所定の間隔をおいて回転可能に
   立設された複数の伝導輪と、 前記各伝導輪と前記第１の回転軸に巻掛けられ前記第１
   の回転軸の回転により各伝導輪を回転させる伝動輪回転
   機構と、 前記各伝導輪の近傍の前記公転フレーム体に一端が前記
   公転フレーム体の内側に固着され他端が前記公転フレー
   ム体の中心に向くよう配置されるとともに、前記伝導輪
   と伝動機構を介して連結されて前記伝導輪の回転により
   自転する被蒸着ワーク保持部を有する被蒸着ワーク保持
   体と、 前記第１の回転軸と離れた位置で真空槽上部を貫通する
   第２の回転軸と、 前記第２の回転軸と前記公転フレーム体間に介在して前
   記第２の回転軸の回転を伝達して前記公転フレーム体を
   回転させる公転フレーム体回転機構とを具備することを
   特徴とする真空蒸着装置。
2. 【請求項２】 前記伝動輪回転機構の張力を一定に保持
   するテンション機構を具備することを特徴とする請求項
   １記載の真空蒸着装置。
3. 【請求項３】 前記伝導輪は、回転軸に環状の伝導輪本
   体を被嵌させ、シャーピンによりこれらを固定してなる
   ことを特徴とする請求項１及び２記載の真空蒸着装置。