JP2010053390A - 蒸気案内管 - Google Patents

Abstract

【課題】チューブ全体を均一に加熱することができ、チューブの内周面に付着した材料を効率よく再蒸発させることができる蒸気案内管を提供する。
【解決手段】蒸気案内管１０は、蒸着材料を収容し、その材料を加熱して材料の蒸気を発生させる坩堝１２と、坩堝１２をその内部に設置し、坩堝１２から発生した蒸気を長手方向前方へ流動させるガラス管１１と、ガラス管１１の外周面を包被する金属管１３とを有する。この蒸気案内管１０では、所定の電気抵抗を有する透明導電性酸化スズ膜がガラス管１１の外周面に成膜され、ガラス管１１の外周面に所定の厚み寸法を有する電気抵抗薄膜を形成し、電気抵抗薄膜がその抵抗加熱によって発熱し、ガラス管１１を所定温度に加熱する。
【選択図】図２

Description

本発明は、所定の材料を加熱、蒸発させてその材料の蒸気を発生させ、蒸気を一方向へ流動させる蒸気案内管に関する。

蒸着材料を加熱してその材料の蒸気を基端部から先端部に向かって流動させ、真空チャンバー内部に設置されたターゲットにその蒸気を放出する蒸気案内管と、蒸気案内管をその内部に収納し、その案内管をターゲットに対して進退させる伸縮管と、伸縮管の伸縮長さを調節可能な長さ調節機構とから形成され、蒸気案内管の先端部からターゲットに向かって蒸気を放出し、ターゲットに材料を蒸着させる真空蒸着装置がある（特許文献１参照）。

この真空蒸着装置では、蒸気案内管と伸縮管とが真空チャンバーに密閉状態で固定され、長さ調節機構のハンドルを回転させることで、伸縮管の長さを伸縮させつつターゲットに対して蒸気案内管を進退させる。蒸気案内管は、その基端部に設置されて蒸着材料を収容し、その材料を加熱して材料の蒸気を発生させる坩堝と、坩堝をその内部に設置し、坩堝から発生した蒸気をその基端部から先端部に向かって流動させるガラス管と、ガラス管の外側に位置してガラス管の外周面を包被するステンレス管と、ガラス管を加熱するヒータフィラメントとから形成されている。ヒータフィラメントは、ガラス管の外周面に螺旋状に巻き付けられた電熱線であり、電熱線の電気抵抗加熱によってガラス管を所定温度に加熱する。坩堝から発生した材料の蒸気は、ガラス管の基端部から先端部に向かって流動し、ガラス管の先端部からターゲットに向かって放出される。
特開２００８−８１８０９号公報

前記特許文献１に開示の真空蒸着装置は、蒸着材料の蒸気がガラス管の基端部から先端部に向かう過程において蒸気がガラス管の内周面に捕捉され、材料がガラス管の内周面に付着するが、ガラス管がそれに螺旋状に巻き付けられたヒータフィラメント（電熱巻線）によって加熱されることで、ガラス管の内周面に付着した材料を再び蒸発させ、再蒸発した材料の蒸気をガラス管の基端部から先端部に向かって流動させる。ガラス管のうちのヒータフィラメントが接触する接触部分では、ガラス管の温度がヒータフィラメントの温度と略同一の高温に保持され、その部分に付着した材料を効率よく再蒸発させることができる。しかし、接触部分を除くヒータフィラメントの非接触部分では、ガラス管の温度が接触部分のそれと比較して低く、接触部分よりも温度の低い非接触部分においてそこに付着した材料を十分に再蒸発させることができない場合がある。非接触部分における材料の再蒸発が不十分であると、装置における蒸気の発生効率が低下し、材料の無駄が生じるばかりか、ターゲットに材料を十分に蒸着させることができない。

本発明の目的は、チューブ全体を均一に加熱することができ、チューブの内周面に付着した材料を効率よく再蒸発させることができる蒸気案内管を提供することにある。

前記課題を解決するための本発明の前提は、所定の材料を収容し、その材料を加熱して材料の蒸気を発生させる坩堝と、坩堝をその内部に設置し、坩堝から発生した材料の蒸気を一方向へ流動させるチューブとを有する蒸気案内管である。

前記前提における本発明の特徴は、所定の電気抵抗を有する金属材料がチューブの外周面にコーティングされ、その金属材料がチューブの外周面に所定の厚み寸法を有する電気抵抗薄膜を形成し、電気抵抗薄膜がその抵抗加熱によって発熱してチューブを所定温度に加熱することにある。

本発明の一例としては、チューブが、内側チューブと、内側チューブの外側に位置して内側チューブの外周面を包被する外側チューブとから形成され、坩堝が内側チューブの内部に設置され、電気抵抗薄膜が内側チューブの外周面に形成され、蒸気案内管では、内側チューブと外側チューブとの間に空間が形成され、外側チューブが内側チューブから放出される赤外線を内側チューブに向かって反射する。

本発明の他の一例としては、内側チューブが、基端部および先端部と、それら端部の間に位置する中間部とを有し、坩堝が内側チューブの基端部に設置され、蒸気案内管では、電気抵抗薄膜よりも低い電気抵抗を有する金属材料を電気抵抗薄膜上にコーティングした電極が内側チューブの基端部と先端部とに形成され、坩堝から発生した材料の蒸気が内側チューブの基端部から先端部に向かって流動する。

本発明の他の一例としては、内側チューブの先端開口を開閉可能なシャッターが内側チューブの先端部に取り付けられている。

本発明の他の一例としては、電気抵抗薄膜の厚み寸法が内側チューブの中間部から基端部と先端部とに向かって次第に減少している。

本発明の他の一例としては、内側チューブがガラス管であり、外側チューブが金属管である。

本発明の他の一例としては、電気抵抗薄膜の抵抗値が１００〜１２０Ωの範囲にあり、電気抵抗薄膜によって加熱されたチューブの温度が８０〜２００℃の範囲にある。

本発明の他の一例としては、電気抵抗薄膜が透明導電性酸化スズ膜であり、透明導電性酸化スズ膜がチューブの外周面に成膜されている。

本発明の他の一例としては、蒸気案内管が坩堝から発生した材料の蒸気をチューブから放出して真空チャンバー内部に配置されたターゲットにその材料を蒸着させる真空蒸着装置に使用される。

本発明にかかる蒸気案内管によれば、チューブの外周面に所定の厚み寸法を有する電気抵抗薄膜が形成され、その電気抵抗薄膜が電気抵抗加熱によって発熱してチューブ全域を所定の温度に加熱するから、チューブに温度の高い部分と低い部分とが形成されることはなく、電気抵抗薄膜によってチューブ全域が略同一の高温に保持され、チューブの内周面に材料が付着したとしても、その材料全てを効率よく再蒸発させることができる。蒸気案内管は、チューブの内周面における材料の残存を防ぎつつ、坩堝から発生した材料の蒸気全てをチューブを介して一方向へ確実に流動させることができる。この蒸気案内管は、たとえばそれを利用して材料を所定のターゲットに蒸着させる場合において、材料の無駄を省きつつ材料の蒸気をターゲットに向かって効率よく放出することができるから、蒸気をターゲットに確実の照射することができ、材料をターゲットに確実に蒸着させることができる。

チューブが内側チューブと外側チューブとから形成され、外側チューブが内側チューブから放出される赤外線を内側チューブに向かって反射する蒸気案内管は、内側チューブから放出される赤外線（熱線）が外側チューブによって反射されることで、内側チューブの温度が外側チューブによって保温され、内側チューブ全域が略同一の高温に保持されるから、チューブの内周面に材料が付着したとしても、その材料全てを効率よく再蒸発させることができる。蒸気案内管は、チューブの内周面における材料の残存を防ぎつつ、坩堝から発生した材料の蒸気全てを内側チューブを介して一方向へ確実に流動させることができる。この蒸気案内管は、たとえばそれを利用して材料を所定のターゲットに蒸着させる場合において、材料の無駄を省きつつ材料の蒸気をターゲットに向かって効率よく放出することができるから、蒸気をターゲットに確実の照射することができ、材料をターゲットに確実に蒸着させることができる。

内側チューブが基端部および先端部と中間部とを有し、坩堝が内側チューブの基端部に設置され、電気抵抗薄膜よりも低い電気抵抗を有する金属材料を薄膜上にコーティングした電極が内側チューブの基端部と先端部とに形成された蒸気案内管は、坩堝から発生した材料の蒸気を内側チューブの基端部から先端部に向かって一方向へ流動させ、その蒸気をターゲットに向かって確実の照射することができる。蒸気案内管は、内側チューブの基端部と先端部とに形成された電極が電気抵抗薄膜よりも低い電気抵抗を有する金属材料を薄膜上にコーティングすることで作られているから、電気抵抗薄膜に直接端子を接続する場合と比較し、その接触抵抗を低くすることができ、電流損失がなく、電気抵抗薄膜に所望の電流を確実に流すことができる。この蒸気案内管は、電気抵抗薄膜が抵抗加熱によって発熱して内側チューブ全域を所定の温度に加熱するから、電気抵抗薄膜によってチューブの基端部および先端部と中間部とが略同一の高温に保持され、内側チューブの内周面に材料が付着したとしても、その材料全てを各部において効率よく再蒸発させることができる。

内側チューブの先端開口を開閉可能なシャッターが内側チューブの先端部に取り付けられた蒸気案内管は、たとえばそれを利用して材料を所定のターゲットに蒸着させる場合において、ターゲットの近傍でシャッターを開けることで、坩堝から発生した材料の蒸気をターゲットに向かって確実の照射することができ、材料をターゲットに確実に蒸着させることができる。

電気抵抗薄膜の厚み寸法が内側チューブの中間部から基端部と先端部とに向かって次第に減少する蒸気案内管は、内側チューブの基端部および先端部の温度が中間部のそれに比較して低くなる傾向にあったとしても、基端部および先端部における電気抵抗薄膜の厚み寸法が中間部のそれよりも小さいから、基端部および先端部の電気抵抗が大きく、基端部および先端部の温度を中間部のそれよりも高くすることができ、その結果、内側チューブ全域が略同一の高温に保持され、内側チューブの内周面に材料が付着したとしても、その材料全てを効率よく再蒸発させることができる。

内側チューブがガラス管であり、外側チューブが金属管である蒸気案内管は、ガラス管から放出される赤外線（熱線）が金属管によって反射されることで、ガラス管の温度が金属管によって保温され、ガラス管全域が略同一の高温に保持されるから、ガラス管の内周面に材料が付着したとしても、その材料全てを効率よく再蒸発させることができる。

電気抵抗薄膜の抵抗値が１００〜１２０Ωの範囲にあり、電気抵抗薄膜によって加熱されたチューブの温度が８０〜２００℃の範囲にある蒸気案内管は、電気抵抗薄膜の抵抗値を前記範囲にすることで、電気抵抗薄膜に大電流を流すことなくチューブを前記温度範囲に加熱することができる。蒸気案内管は、大電流を流す必要がないから、電気抵抗薄膜の損壊を防ぐことができる。この蒸気案内管は、電気抵抗薄膜によってチューブ全域が略同一の高温に保持され、チューブの内周面に材料が付着したとしても、その材料全てを効率よく再蒸発させることができる。

電気抵抗薄膜が透明導電性酸化スズ膜であり、透明導電性酸化スズ膜がチューブの外周面に成膜された蒸気案内管は、チューブの外周面に室圧において透明導電性酸化スズ膜を成膜することができるから、外周面に電気抵抗薄膜を容易に形成することができる。この蒸気案内管は、透明導電性酸化スズ膜によってチューブ全域が略同一の高温に保持され、チューブの内周面に材料が付着したとしても、その材料全てを効率よく再蒸発させることができる。

真空蒸着装置に使用される蒸気案内管は、チューブの内周面における材料の残存を防ぎつつ、坩堝から発生した材料の蒸気全てをチューブを介して一方向へ確実に流動させることができるから、材料の蒸気を真空チャンバー内部に配置されたターゲットに向かって効率よく放出しつつ、蒸気をターゲットに確実の照射することができ、材料をターゲットに確実に蒸着させることができる。

添付の図面を参照し、本発明にかかる蒸気案内管およびその蒸気案内管を使用した真空蒸着装置の詳細を説明すると、以下のとおりである。図１は、一例として示す蒸気案内管１０の斜視図であり、図２は、図１の２−２線矢視断面図である。図３は、図１の３−３線矢視断面図であり、図４は、一例として示すガラス管１１の部分破断側面図である。図５は、他の一例として示すガラス管１１の部分破断側面図である。図１では、長手方向を矢印Ａで示し、周り方向を矢印Ｂで示す。図１では、シャッター２９が周り方向へ旋回し、先端開口２８が開いた状態にある。なお、図２，３では、蒸気案内管１０のガイド管部１４のみを断面図として示す。また、図４，５では電気抵抗薄膜２８（透明導電性酸化スズ膜２７）を図示する関係上、薄膜２８を目視可能な厚み寸法で概念的に示しているが、実際には薄膜２８の厚み寸法が数十μｍ〜数μｍであり、その目視はできない。

蒸気案内管１０は、長手方向（一方向）へ長いガラス管１１（内側チューブ）と、ガラス管１１の内部に設置された坩堝１２と、長手方向へ長い金属管１３（外側チューブ）とを備えている。蒸気案内管１０は、ガラス管１１や金属管１３、坩堝１２から形成されたガイド管部１４と、ガイド管部１４の長手方向後方に位置するハンドリング部１５とを有する。ガイド管部１４とハンドリング部１５とは、それらの周り方向へ延びるフランジ１６，１７を介して気密に接続されている。それらフランジ１６，１７は、ビス１８によって連結される。

蒸気案内管１０のハンドリング部１５には、ガラス管１１（電気抵抗薄膜）に電流を流すための外部電源（図示せず）に接続可能なガラス管用電流導入端子１９と、坩堝１２（ヒータフィラメント３７）に電流を流すための外部電源に接続可能な坩堝用電流導入端子２０とが取り付けられている。さらに、坩堝１２をガラス管１１に着脱可能に設置するための坩堝導入ハンドル２１と、後記するシャッター２９を開閉させるためのシャッター開閉ハンドル２２とが取り付けられている。外部電源には、ガラス管用電流導入端子１９に流す電流や坩堝用電流導入端子２０に流す電流をコントロールする制御装置が内蔵されている。

ガラス管１１は、断面円形の周壁２３を備え、長手方向へ長い中空円筒状に成形されている。周壁２３の内側には、蒸気流動気密空間２４が画成されている。ガラス管１１は、蒸気案内管１０のハンドリング部１５の側に位置する基端部２５と、基端部２５の反対側に位置する先端部２７と、それら端部２５，２７の間に位置する中間部２６とを有する。先端部２７には、先端開口２８を開閉可能なシャッター２９が取り付けられている。

ガラス管１１を形成するガラスには、ソーダ石灰ガラス、高歪点ガラス、ホウケイ酸ガラス、低アルカリガラス、シリカガラス等が使用される。ガラス管１１の外周面全域には、透明導電性酸化スズ膜３０（金属材料）から作られた所定の厚み寸法の電気抵抗薄膜３１が形成されている。電気抵抗薄膜３１は、室圧において透明導電性酸化スズ膜３０（ネサ膜）をガラス管１１の表面に成膜することから作られている。電気抵抗薄膜３１の厚み寸法は、数十μｍ〜数μｍの範囲にある。

ガラス管１１の基端部２５と先端部２７とには、ガラス管１１の周り方向へ延びる一対の電極３２が形成されている（図４，５参照）。電極３２は、透明導電性酸化スズ膜３０よりも低い電気抵抗を有する銀ペースト（金属材料）を酸化スズ膜３０の上にコーティングすることで作られている。それら電極３２には、図示はしていないが、端子（銅板）が接続されている。端子からは導線（図示せず）が延び、その導線がガラス管用電流導入端子１９に接続されている。なお、電気抵抗薄膜３１は、透明導電性酸化スズ膜３０の他に、金や白金、銀等の所定の電気抵抗を有する金属材料をガラス管１１の表面に蒸着（コーティング）して作ることもできる。また、内側チューブは、ガラス管１１の他に、セラミック系の絶縁物から作られていてもよい。

電気抵抗薄膜３１は、その抵抗値が１００〜１２０Ωの範囲にある。ガラス管１１の電極３２に電圧を印加して電気抵抗薄膜３１に所定の電流を流すと、薄膜３１の電気抵抗によって薄膜３１にジュール熱が発生し、ガラス管１１が８０〜２００℃の範囲に加熱される。ガラス管用電流導入端子１９に流す電流が制御装置によってコントロールされ、ガラス管１１の温度が前記範囲のうちのいずれかに保持される。ガラス管用電流導入端子１９に流す電流を制御装置を介して変更することで、ガラス管１１の温度を前記範囲で自由に変えることができる。

電気抵抗薄膜３１の抵抗値が１００Ω未満では、ガラス管１１の温度を前記範囲にするために、大きな電流を流さなければならず、大電流によって薄膜３１が破損する場合がある。電気抵抗薄膜３１の抵抗値を１２０Ω超過にするには、薄膜３１の厚み寸法を極力薄くしなければならないが、薄膜３１の厚み寸法を薄くし過ぎると、薄膜３１がガラス管１１の表面から部分的に剥離し、ガラス管１１の全域を均一に加熱することができない場合がある。また、電気抵抗薄膜３１の厚み寸法を薄くするために特別な加工が必要となり、その結果、蒸気案内管１０の製造コストが上昇してしまう。蒸気案内管１０は、電気抵抗薄膜３１の抵抗値を前記範囲にすることで、薄膜３１に大電流を流すことなくガラス管１１を前記温度範囲に加熱することができる。蒸気案内管１０は、大電流を流す必要がないから、電気抵抗薄膜３１の不用意な損壊を防ぐことができる。

ガラス管１１では、図４に示すように、その外周面に成膜された電気抵抗薄膜３１（透明導電性酸化スズ膜３０）の厚み寸法が外周面全域において均一である場合、または、図５に示すように、電気抵抗薄膜３１の厚み寸法に勾配が設けられている場合がある。電気抵抗薄膜３１の厚み寸法に勾配を設ける場合は、薄膜３１の厚み寸法をガラス管１１の中間部２６から基端部２５と先端部２７とに向かって次第に減少させる。または、薄膜３１の厚み寸法をガラス管１１の中間部２６において厚くし、厚み寸法を基端部２５および先端部２７において中間部２６のそれよりも薄くする。

電気抵抗薄膜３１の厚み寸法に勾配を設ける理由は、以下のとおりである。電気抵抗薄膜３１に電流を流すと、薄膜３１の電気抵抗加熱によってガラス管１１が加熱されるが、ガラス管１１の基端部２５の長手方向後方が周辺環境の影響を受け易く、ガラス管１１の中間部２６における温度よりも基端部２５の温度が低くなる傾向にある。また、ガラス管１１の先端部２７の長手方向前方が周辺環境の影響を受け易く、ガラス管１１の中間部２６における温度よりも先端部２７の温度が低くなる傾向にある。

ガラス管１１の中間部２６に比較し、基端部２５および先端部２７の温度が周辺環境の影響によって低くなると、電気抵抗薄膜３１の電気抵抗加熱によってガラス管１１を加熱したときに、ガラス管１１全域を均一な高温に保持することができない。したがって、電気抵抗薄膜３１の厚み寸法をガラス管１１の中間部２６から基端部２５と先端部２７とに向かって次第に減少させ、あるいは、薄膜３１の厚み寸法をガラス管１１の中間部２６において厚くし、厚み寸法を基端部２５および先端部２７において中間部２６のそれよりも薄くすることで、基端部２５および先端部２７の電気抵抗を中間部２６よりも大きくする。その結果、電気抵抗薄膜３１に電流を流したときに、基端部２５および先端部２７のジュール熱の熱量が中間部２６のそれよりも多くなり、基端部２５および先端部２７の温度を中間部２６のそれよりも高くすることができる。したがって、基端部２５の長手方向後方および先端部２７の長手方向前方が周辺環境の影響を受け、基端部２５および先端部２７の温度が中間部２６のそれよりも低くなる傾向にあったとしても、基端部２５および先端部２７の温度低下を防ぐことができ、ガラス管１１全域の温度が均一の高温に保持される。

シャッター２９は、円形の金属板から作られている。シャッター２９の周縁部には、長手方向へ延びる旋回軸３３が取り付けられている。シャッター２９は、旋回軸３３を中心としてガラス管１１の周り方向へ旋回可能であり、その旋回によってガラス管１１の先端開口２８を開閉する。旋回軸３３は、ガラス管１１の外側に位置し、ガラス管１１の先端部２７から基端部２５に向かって延びている。旋回軸３３は、その先端がシャッター２９の周縁部に連結され、その後端が軸３３を回転させるシャッター開閉ハンドル２２に連結されている。図１の状態からシャッター開閉ハンドル２２を矢印Ａ１で示す時計回り方向へ回すと、旋回軸３３が時計回り方向へ回転し、それによってシャッター２９が先端開口２８に向かって旋回して開口２８を閉じる。先端開口２８がシャッター２９によって閉じられた状態からシャッター開閉ハンドル２２を矢印Ａ２で示す反時計回り方向へ回すと、旋回軸３３が反時計回り方向へ回転し、それによってシャッター２９が先端開口２８から離間する方向へ旋回して開口２８が開く。

坩堝１２は、ガラス管１１の基端部２５に着脱可能に挿入され、基端部２５に固定されている。坩堝１２は、円筒状に成形された容器であり、底部３４と、底部３４の周縁から延びる周壁部３５と、底部３４および周壁部３５に囲繞された材料収容部３６とを有する。坩堝１２は、坩堝導入ハンドル２１に接続されている。周壁部３５の外周面には、電源に接続されたヒータフィラメント３７（電熱巻線）が巻き付けられている。ヒータフィラメント３７からは導線（図示せず）延び、その導線が坩堝用電流導入端子２０に接続されている。

ヒータフィラメント３７は、それに所定の電流を流すと、それが有する電気抵抗によって高温に発熱する。坩堝１２は、ヒータフィラメント３７の電気抵抗加熱によって所定の温度に加熱され、材料収容部３６に収容された材料を加熱する。材料収容部３６に収容された材料は、坩堝の温度によって加熱されて気化し、蒸気となって坩堝からガラス管１１の内部に放出される。なお、坩堝用電流導入端子２０に流す電流が制御装置によってコントロールされ、坩堝１２の温度が設定値に保持される。坩堝用電流導入端子２０に流す電流を制御装置を介して変更することで、材料の種類に応じて坩堝１２の温度を自由に変えることができる。

金属管１３は、断面円形の周壁３８を備え、長手方向へ長い中空円筒状に成形されている。金属管１３は、蒸気案内管１０のハンドリング部１５の側に位置する基端部３９と、基端部３９の反対側に位置する先端部４１と、それら端部３９，４１の間に位置する中間部４０とを有する。金属管１３は、ガラス管１１の周り方向外方に位置し、その周壁３８がガラス管１１の周壁２３全域を包被している。ゆえに、基端部３９がガラス管１１の基端部２５を包被し、中間部４０がガラス管１１の中間部２６を包被しているとともに、先端部４１がガラス管１１の先端部２７を包被している。

金属管１３の内周面全域には、鏡面加工が施されている。金属管１３の内周面とガラス管１１の外周面との間には、所定寸法の赤外線反射気密空間４２が形成されている。金属管１３は、ステンレスから作られているが、ステンレスの他に、アルミやジュラルミンのうちのいずれかから作られていてもよい。ガラス管１１と金属管１３とは、フランジ１６，１７に固定されている。

図６は、長さ調節ユニット４３が取り付けられた状態の蒸気案内管１０の斜視図である。図６では、伸縮管４３が伸長した状態にある。長さ調節ユニット４３は、伸縮管４４と長さ調節機構４５とから形成されている。伸縮管４３は、複数の蛇腹が長手方向へつながる蛇腹構造４６と、蛇腹構造４６を固定する固定器具４７とから形成され、中空円筒状に成形されている。伸縮管４３を長手方向外方へ引っ張ると、蛇腹構造４６の各蛇腹が伸びて伸縮管４３が伸長する。逆に、伸縮管４３を長手方向内方へ縮めると、隣り合う蛇腹どうしが密着して伸縮管４３が収縮する。

伸縮管４３は、蒸気案内管１０のガイド管部１４の周り方向外方に配置され、ガイド管部１４の略半分を取り囲んでいる。伸縮管４３は、固定器具４７がつながる連結フランジ４８を介してガイド管部１４に気密に固定されている。伸縮管４３の長手方向前方には、固定器具４７がつながる支持リング４９が配置されている。支持リング４９の中央部には貫通孔５０が形成され、ガイド管部１４が貫通孔５０を貫通している。ガイド管部１４は、支持リング４９の貫通孔５０を移動可能であり、貫通孔５０において長手方向前方と後方とへ移動することができる。

長さ調節機構４５は、蒸気案内管１０と並行するように、長手方向へ延びている。長さ調節機構４５は、一部に雄螺子５１（図７参照）が形成された長手方向へ長いスライド軸５２と、一部に雌螺子（図示せず）が形成された長手方向へ長い軸受けパイプ５３と、軸受けパイプ５３に回転可能に連結された長さ調節ハンドル５４とから形成されている。スライド軸５２は、雄螺子５１が形成された部分が軸受けパイプ５３の内部に挿入され、雄螺子５１がパイプ５３の雌螺子に螺着している。スライド軸５２は、支持リング４９に取り付けられた支持板５５に固定されている。軸受けパイプ５３は、連結フランジ４８に取り付けられた支持板５６に固定されることで、ガイド管部１４に連結されている。

長さ調節ハンドル５４を矢印Ｂ３で示す時計回り方向へ回転させると、スライド軸５２が時計回り方向へ回転する。スライド軸５２が時計回り方向へ回転すると、軸受けパイプ５３の雌螺子に螺着するスライド軸５２の雄螺子５１がパイプ５３の内部を回転し、スライド軸５２が長手方向後方に後退して軸５２がパイプ５３の内部に次第に進入する。スライド軸５２が長手方向後方に後退すると、伸縮管４４が長手方向内方へ縮められ、伸縮管４４の蛇腹構造４６が縮んで伸縮管４４が収縮する。伸縮管４４が収縮すると、図６に矢印Ａ１で示すように、蒸気案内管１０が長手方向前方に移動する。

長さ調節ハンドル５４を矢印Ｂ４で示す反時計回り方向へ回転させると、スライド軸５２が反時計回り方向へ回転する。スライド軸５２が反時計回り方向へ回転すると、軸受けパイプ５３の雌螺子に螺着するスライド軸５２の雄螺子５１がパイプ５３の内部を回転し、スライド軸５２が長手方向前方に前進して軸５２がパイプ５３の内部から次第に露出する。スライド軸５２が長手方向前方に前進すると、伸縮管４４が長手方向外方へ引っ張られ、伸縮管４４の蛇腹構造４６が伸びて伸縮管４４が伸長する。伸縮管４４が伸長すると、図６に矢印Ａ２で示すように、蒸気案内管１０が長手方向後方に移動する。

図７，８は、蒸気案内管１０を使用した一例として示す真空蒸着装置５７の斜視図である。図７，８は、ガイド管部１４および連結器５９、取付器具６０を断面で示す。図７では、蒸気案内管１０のガイド管部１４（ガラス管１１の先端開口２８）が真空チャンバー５８の内部に固定されたターゲット６３から離間した状態にある。図８では、ガイド管部１４（ガラス管１１の先端開口２８）がターゲット６３に近接した状態にある。

真空蒸着装置５７は、真空チャンバー５８と、真空チャンバー５８に気密に固定された蒸気案内管１０と、蒸気案内管１０に取り付けられた長さ調節ユニット４３とから形成されている。真空チャンバー５８からは、それに気密に取り付けられた連結器５９が延びている。長さ調節ユニット４３が取り付けられた蒸気案内管１０は、取付器具６０を介して連結器５９に気密に取り付けられ、真空チャンバー５８に固定される。連結器５９と取付器具６０とはビス６１を介して連結され、取付器具６０と蒸気案内管１０とはビス６２を介して連結される。なお、蒸気案内管１０のガイド管部１４は、連結器５９と取付器具６０との内側を長手方向前方と後方とへ移動可能である。

真空チャンバー５８には、図示はしていないが、チャンバー５８の内部を所定の真空度に減圧する真空装置が連結されている。チャンバー５８の内部には、ターゲット６３を固定する保持具６４が設置されている。ターゲット６３は、保持具６４によってチャンバー５８の内部に固定される。ターゲット６３には、光学部品や電子部品の他、金属、プラスチック、フィルム、建材等のあらゆるものが含まれる。ターゲット６３に蒸着される材料は有機物である。

この真空蒸着装置５７を使用してターゲット６３に材料を蒸着する手順の一例を説明すると、以下のとおりである。保持具６４にターゲット６３を取り付け、ターゲット６３をチャンバー５８の内部に固定する。ターゲット６３の保持具６４への取り付け時は、図７に示すように、伸縮管４４の蛇腹構造４６が伸びて伸縮管４４が伸長した状態にあり、ガイド管部１４が真空チャンバー５８の内部から外側に退出し、ガイド管部１４（ガラス管１１の先端開口２８）がターゲット６４から離間している。さらに、ガラス管１１の先端開口２８がシャッター２９によって閉鎖されている。蒸気案内管１０のハンドリング部１５の坩堝導入ハンドル２１を利用して坩堝１２を案内管１０から取り外し、坩堝１２の材料収容部３６に材料を入れた後、再び坩堝導入ハンドル２１を利用して坩堝１２を案内管１０に気密に取り付ける。

ターゲット６４をチャンバー５８の内部に固定し、材料を収容した坩堝１２を蒸気案内管１０に取り付けた後、真空蒸着装置５７を起動させる。真空蒸着装置５７を起動させると、真空装置が稼動し、チャンバー５８の内部が真空引きされ、チャンバー５８の内部が所定の真空度に減圧されるとともに、蒸気案内管１０の内部（蒸気流動気密空間２４や赤外線反射気密空間４２）が所定の真空度に減圧される。蒸気案内管１０の内部が所定の真空度に減圧された後、蒸気案内管１０のハンドリング部１５の各電流導入端子１９，２０に電源から電気が供給され、坩堝１２に巻き付けられたヒータフィラメント３７に電流が流れて坩堝１２が加熱されるとともに、電極３２から電気抵抗薄膜３１（透明導電性酸化スズ膜３０）に電流が流れてガラス管１１が加熱される。

坩堝１２の材料収容部３６に収容された材料は、収容部３６において蒸発し、蒸気となって坩堝１２からガラス管１１に放出される。ガラス管１１では、材料の蒸気が管１１の基端部２５から先端部２７に向かって流動する。材料がガラス管１１の基端部２５から先端部２７に向かって流動する過程において、蒸気の一部がガラス管１１の内周面に捕捉され、材料が管１１の内周面に付着する。しかし、ガラス管１１が電気抵抗薄膜３１の抵抗加熱によって８０〜２００℃に加熱されているから、管１１の内周面に付着した材料が再び蒸発して蒸気となり、その蒸気が管１１の先端部２７へ向かってに流動する。

電気抵抗薄膜３１によって所定の温度に加熱されたガラス管１１の外周面からは赤外線が放出される。ガラス管１１の周り方向を囲む金属管１３がないと、赤外線の放出によってガラス管１１の温度が部分的に低下し、ガラス管１１の全域を均一の高温に保持できない場合がある。しかし、ガラス管１１の全域が金属管１３に包被され、ガラス管１１から放出された赤外線が鏡面加工された金属管１３の内周面によって反射され、ガラス管１１に戻されるから、金属管１３によってガラス管１１が保温され、ガラス管１１の温度が部分的に低下することはない。

次に、図７の状態から長さ調節ハンドル５４を時計回り方向へ回転させ、図８に示すように、ガイド管部１４を真空チャンバー５８の内部へ進入させてガラス管１１の先端開口２８をターゲット６３に近接させる。先端開口２８をターゲット６３に近接させた後、シャッター開閉ハンドル２２を反時計回り方向へ回転させ、シャッター２９を開ける。シャッター２９を開けると、ガラス管１１の先端開口２８が開放され、坩堝１２から発生した材料の蒸気が先端開口２９からターゲット６３に向かって放出される。蒸気はターゲット６３に照射され、材料がターゲット６３に蒸着される。

材料をターゲット６３に蒸着させた後は、シャッター開閉ハンドル２２を時計回り方向へ回転させ、シャッター２９を閉めて先端開口２８を閉鎖し、図８の状態から長さ調節ハンドル５４を反時計回り方向へ回転させ、図７に示すように、ガイド管部１４を真空チャンバー５８の内部から退出させてガラス管１１の先端開口２９をターゲット６３から離間させる。材料が蒸着されたターゲット６３は、真空チャンバー５８の内部を室圧に戻した後、チャンバー５８から取り出す。

蒸気案内管１０は、ガラス管１１の外周面に所定の厚み寸法を有する電気抵抗薄膜３１（透明導電性酸化スズ膜３０）が形成され、その電気抵抗薄膜３１が電気抵抗加熱によって発熱してガラス管１１全域を所定の温度に加熱するから、ガラス管１１に温度の高い部分と低い部分とが形成されることはなく、電気抵抗薄膜３１によってガラス管１１全域が略同一の高温に保持され、ガラス管１１の内周面に材料が付着したとしても、その材料全てを効率よく再蒸発させることができる。

蒸気案内管１０は、ガラス管１１の内周面における材料の残存を防ぎつつ、坩堝１２から発生した材料の蒸気全てをガラス管１１を介して長手方向前方へ確実に流動させることができ、材料の蒸気全てをガラス管１１の先端開口２９から放出させることができる。この蒸気案内管１０は、それを利用して材料をターゲット６３に蒸着させる場合において、材料の無駄を省きつつ材料の蒸気をターゲット６３に向かって効率よく放出することができるから、蒸気をターゲット６３に確実の照射することができ、材料をターゲット６３に確実に蒸着させることができる。

蒸気案内管１０は、金属管１３の鏡面加工された内周面がガラス管１１から放出される赤外線をガラス管１１に向かって反射するから、ガラス管１１の温度が金属管１３によって保温され、ガラス管１１全域が略同一の高温に保持される。蒸気案内管１０は、ガラス管１１が周辺環境の影響によって局所的に冷やされることはなく、ガラス管１１の温度分布が均一に保持されるから、ガラス管１１の内周面に材料が付着したとしても、その材料全てを効よく再蒸発させることができる。蒸気案内管１０は、電気抵抗薄膜３１よりも低い電気抵抗を有する銀ペーストを薄膜上にコーティングした電極３２がガラス管１１の基端部２５と先端部２７とに形成されているから、電気抵抗薄膜３１に直接端子を接続する場合と比較し、その接触抵抗を低くすることができ、電気抵抗薄膜３１に所望の電流を確実に流すことができる。

蒸気案内管１０は、ガラス管１１の先端開口２８を開閉可能なシャッター２９がガラス管１１の先端部２７に取り付けられているから、それを利用して材料をターゲット６３に蒸着させる場合において、ターゲット６３の近傍でシャッター２９を開けることで、坩堝１２から発生した材料の蒸気をターゲット６３に向かって確実の照射することができ、材料の無駄を省きつつ材料をターゲット６３に確実に蒸着させることができる。この蒸気案内管１０は、ガラス管１１の外周面に室圧において透明導電性酸化スズ膜３０を成膜することができるから、ガラス管１１の外周面に電気抵抗薄膜３１を容易に形成することができる。

なお、電気抵抗薄膜３１の厚み寸法がガラス管１１の中間部２６から基端部２５と先端部２７とに向かって次第に減少する蒸気案内管１０、または、電気抵抗薄膜３１の厚み寸法をガラス管１１の中間部２６において厚くし、厚み寸法を基端部２５および先端部２７において中間部２６のそれよりも薄くした蒸気案内管１０では、ガラス管１１の基端部２５および先端部２７の温度が中間部２６のそれに比較して低くなる傾向にあったとしても、基端部２５および先端部２７における電気抵抗薄膜３１の厚み寸法が中間部２６のそれよりも小さいから、基端部２５および先端部２７の電気抵抗が大きく、基端部２５および先端部２７の温度を中間部２６のそれよりも高くすることができ、その結果、ガラス管１１全域が略同一の高温に保持され、ガラス管１１の内周面に材料が付着したとしても、その材料全てを効率よく再蒸発させることができる。

一例として示す蒸気案内管の斜視図。 図１の２−２線矢視断面図。 図１の３−３線矢視断面図。 一例として示すガラス管の部分破断側面図。 他の一例として示すガラス管の部分破断側面図。 長さ調節ユニットが取り付けられた状態の蒸気案内管の斜視図。 一例として示す真空蒸着装置の斜視図。 一例として示す真空蒸着装置の斜視図。

符号の説明

１０ 蒸気案内管
１１ ガラス管（内側チューブ）
１２ 坩堝
１３ 金属管（外側チューブ）
１４ ガイド幹部
１５ ハンドリング部
１９ ガラス管用電流導入端子
２０ 坩堝用電流導入端子
２１ 坩堝導入ハンドル
２２ シャッター開閉ハンドル
２５ 基端部
２６ 中間部
２７ 先端部
２８ 先端開口
２９ シャッター
３０ 透明導電性酸化スズ膜（ネサ膜）
３１ 電気抵抗薄膜
３２ 電極
４３ 長さ調節ユニット
４４ 伸縮管
４５ 長さ調節機構
５７ 真空蒸着装置
５８ 真空チャンバー
６３ ターゲット

Claims (9)

1. 所定の材料を収容し、前記材料を加熱して該材料の蒸気を発生させる坩堝と、前記坩堝をその内部に設置し、前記坩堝から発生した前記蒸気を一方向へ流動させるチューブとを有する蒸気案内管において、
   所定の電気抵抗を有する金属材料が、前記チューブの外周面にコーティングされ、前記チューブの外周面に所定の厚み寸法を有する電気抵抗薄膜を形成し、前記電気抵抗薄膜が、その抵抗加熱によって発熱し、前記チューブを所定温度に加熱することを特徴とする蒸気案内管。
2. 前記チューブが、内側チューブと、前記内側チューブの外側に位置して該内側チューブの外周面を包被する外側チューブとから形成され、前記坩堝が、前記内側チューブの内部に設置され、前記電気抵抗薄膜が、前記内側チューブの外周面に形成され、前記蒸気案内管では、前記内側チューブと前記外側チューブとの間に空間が形成され、前記外側チューブが前記内側チューブから放出される赤外線を該内側チューブに向かって反射する請求項１記載の蒸気案内管。
3. 前記内側チューブが、基端部および先端部と、それら端部の間に位置する中間部とを有し、前記坩堝が、前記内側チューブの基端部に設置され、前記蒸気案内管では、前記電気抵抗薄膜よりも低い電気抵抗を有する金属材料を該薄膜上にコーティングした電極が前記内側チューブの基端部と先端部とに形成され、前記坩堝から発生した前記材料の蒸気が前記内側チューブの基端部から先端部に向かって流動する請求項２記載の蒸気案内管。
4. 前記内側チューブの先端開口を開閉可能なシャッターが、該内側チューブの先端部に取り付けられている請求項３記載の蒸気案内管。
5. 前記電気抵抗薄膜の厚み寸法が、前記内側チューブの中間部から基端部と先端部とに向かって次第に減少している請求項３または請求項４に記載の蒸気案内管。
6. 前記内側チューブが、ガラス管であり、前記外側チューブが、金属管である請求項２ないし請求項５いずれかに記載の蒸気案内管。
7. 前記電気抵抗薄膜の抵抗値が、１００〜１２０Ωの範囲にあり、前記電気抵抗薄膜によって加熱された前記チューブの温度が、８０〜２００℃の範囲にある請求項１ないし請求項６いずれかに記載の蒸気案内管。
8. 前記電気抵抗薄膜が、透明導電性酸化スズ膜であり、前記透明導電性酸化スズ膜が、前記チューブの外周面に成膜されている請求項１ないし請求項７いずれかに記載の蒸気案内管。
9. 前記蒸気案内管が、前記坩堝から発生した前記材料の蒸気を前記チューブから放出して真空チャンバー内部に配置されたターゲットにその材料を蒸着させる真空蒸着装置に使用される請求項１ないし請求項８いずれかに記載の蒸気案内管。

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