(57)【要約】【課題】蒸着材料の熱膨張における体積変化を行う通路を確保し、蒸着容器割れや破損を防止することにより、蒸着容器交換頻度を減らし、蒸着コストを低減する薄膜の製造装置および薄膜の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の薄膜の製造装置は、基板４の表面に、真空蒸着を用いて成膜を行う薄膜製造装置１００であって、蒸着原料と、前記蒸着原料を収容する容器１６と、前記容器に１６収容された前記蒸着原料を加熱する加熱手段１７と、前記加熱手段１７が前記蒸着原料を加熱して溶解時に、前記蒸着原料の溶解面より下方と前記溶解面の上方とを連通する管５０と、を有する薄膜製造装置である。【選択図】図１
2010265508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に、真空蒸着を用いて成膜を行う薄膜製造装置であって、
蒸着原料と、
前記蒸着原料を収容する容器と、
前記容器に収容された前記蒸着原料を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段が前記蒸着原料を加熱して溶解時に、前記蒸着原料の溶解面より下方と前記溶解面の上方とを連通する管と、
を有する薄膜製造装置。
【請求項２】
前記管を、前記蒸着原料が溶解後に挿入する請求項１に記載の薄膜製造装置。
【請求項３】
前記加熱手段が、電子ビーム照射手段である請求項１に記載の薄膜製造装置。
【請求項４】
前記蒸着原料が少なくともケイ素を含み、前記容器がカーボン材料を主成分とする請求項１に記載の薄膜製造装置。
【請求項５】
前記管がカーボン材料である請求項４に記載の薄膜製造装置。
【請求項６】
基板の表面に、真空蒸着を用いて成膜を行う薄膜の製造方法であって、
蒸着材料を加熱して溶解する工程(Ａ)と、
前記蒸着材料の溶解面より下方と前記溶解面の上方とを連通する管を、前記蒸着材料を溶解するための容器に挿入する工程(Ｂ)と、
前記蒸着原料を冷却する工程(Ｃ)と、を有する薄膜の製造方法。
【請求項７】
前記管を、前記蒸着原料が溶解後に挿入する請求項６記載の薄膜の製造方法。
【請求項８】
前記容器に挿入した前記管に、電子ビームを照射する請求項６に記載の薄膜の製造方法。
【請求項９】
前記蒸着原料がケイ素で、前記容器がカーボン材料である、請求項６に記載の薄膜の製造方法。
【請求項１０】
前記管がカーボン材料である請求項９に記載の薄膜製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜の製造装置および薄膜の製造方法に関し、特に非水電解質二次電池用電極として利用される薄膜の製造装置および薄膜の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、モバイル機器の高性能化および多機能化に伴い、電源である二次電池の高容量化が切望されている。二次電池の高容量化のため、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、あるいはスズ（Ｓｎ）などの負極活物質を用いたリチウム二次電池用電極の検討が盛んに行われている。
【０００３】
ケイ素を用いたリチウム二次電池用電極は、充放電の繰り返しに起因して電極活物質が激しく膨張収縮し、粉砕や微細化が起きるので、表面積が増大して電解液の分解反応が促進され、集電性が低下することが課題となる。そこで、蒸着法、スパッタリング法、あるいはＣＶＤ法などの蒸着による成膜法を用いて、集電体に電極活物質層を形成させた電極が検討されている。電極活物質とバインダー等を含むスラリーを塗布した塗布型電極に比べ、蒸着による成膜法で形成した電極は膜強度を強くできるので、充放電時の電極活物質の微細化を抑制することができる。また、集電体と電極活物質層を一体化できるので、電極における電子伝導性を向上できる。その結果、蒸着による成膜法を用いて形成した電極は、従来の塗布型電極と比較して、容量面やサイクル寿命面での高性能化が期待できる。
【０００４】
導電材、バインダーなどを低減または排除することができる蒸着による成膜法の特徴を生かし、電極を高容量化する方法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
蒸着による成膜法で作成した電極は、電極活物質層の強度を向上できるが、充放電に伴う電極活物質の膨張収縮により、集電体と電極活物質層とが剥離しやすい、集電体にしわが発生しやすい等の課題がある。そこで、凹凸パターン形状を有する基板上に、基板に立てた法線と蒸発源の蒸着原料の融解面に立てた法線とがなす角度を斜めにし、電極活物質を斜めに蒸着する蒸着装置が考案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
ところで、蒸着原料に用いた真空蒸着で薄膜を形成する場合、ルツボの割れや欠け等の損傷が起き、ルツボ交換の頻度が高くなり、連続運転が困難で、成膜コストが高くなる課題があった。そこで、ＭｇＯのルツボ材質よりも熱伝導率や熱膨張係数が小さいセラミックスを用いることが開示されている。（例えば特許文献３参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１３５１１５号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／１５４１９号
【特許文献３】特開平１１−１７２４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
蒸着終了後、蒸着原料を冷却する際に、蒸着原料の冷却時の熱膨張率と蒸着容器の冷却時の熱膨張率の違いにより、蒸着原料容器を破壊する問題がある
さらに蒸着容器が、冷却時に割れたり破損したりすると、蒸着容器交換の頻度が高くなり、連続運転が困難で、蒸着コストが高くなってしまう。
【０００９】
本発明は、蒸着材料の熱膨張における体積変化を行う通路を確保し、蒸着容器割れや破損を防止することにより、蒸着容器交換頻度を減らし、蒸着コストを低減する薄膜の製造装置および薄膜の方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の薄膜の製造装置は、基板の表面に、真空蒸着を用いて成膜を行う薄膜製造装置であって、蒸着原料と、前記蒸着原料を収容する容器と、前記容器に収容された前記蒸着原料を加熱する加熱手段と、前記加熱手段が前記蒸着原料を加熱して溶解時に、前記蒸着原料の溶解面より下方と前記溶解面の上方とを連通する管と、を有する薄膜製造装置である。
【００１１】
また本発明の薄膜の製造方法は、基板の表面に、真空蒸着を用いて成膜を行う薄膜の製造方法であって、蒸着材料を加熱して溶解する工程(Ａ)と、前記蒸着材料の溶解面より下方と前記溶解面の上方とを連通する管を、前記蒸着材料を溶解するための容器に挿入する工程(Ｂ)と、前記蒸着原料を冷却する工程(Ｃ)と、を有する薄膜の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の薄膜の製造装置および薄膜の製造方法によれば、蒸着材料の熱膨張における体積変化を行う通路を確保し、蒸着容器割れや破損を防止することにより、蒸着容器交換頻度を減らし、蒸着コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１の薄膜の製造装置の模式的な断面図。
【図２】(a)は実施の形態１の蒸発源の模式的な断面図。(ｂ)は実施の形態１の蒸発源９の材料溶解時の模式的な断面図。
【図３】(a)は実施の形態１の蒸発源９の模式的な上面図。(ｂ)は実施の形態１の蒸発源９の別の模式的な上面図。
【図４】(a)は実施の形態１の蒸発源９の電子ビーム３０加熱停止直前の模式的な断面図。(ｂ)は実施の形態１の蒸発源９の電子ビーム３０加熱停止後、冷却した状態での、模式的な断面図。(ｃ)は実施の形態１の管５０に、電子ビーム３０照射した状態での、模式的な上面図。
【図５】実施の形態２の薄膜の製造装置の模式的な断面図。
【図６】(a)は実施の形態２の蒸発源の模式的な断面図。(ｂ)は実施の形態２の蒸発源の模式的な上面図。
【図７】実施の形態２の薄膜製造方法の電子ビーム停止時の模式的な断面図。
【図８】実施の形態２の薄膜製造方法の蒸着開始時の模式的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明による薄膜の製造方法の実施形態を説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
本実施形態の薄膜の製造装置では、チャンバー２内において、ロールツーロールで、シート状の基板を搬送し、冷却キャン上で蒸着を行う場合の一例を示す。
【００１６】
〈薄膜の製造装置の構成〉
まず、図１を参照する。図１は、本発明による第１の実施形態の薄膜の製造装置を模式的に示す断面図である。
【００１７】
薄膜の製造装置１００は、チャンバー（真空槽）２と、チャンバー２の外部に設けられ、チャンバー２を排気するための排気ポンプ１、チャンバー２の外部からチャンバー２に
酸素ガスなどのガスを導入するガス導入管１１ａ、１１ｂとを備える。また、チャンバー２内のシャッター１２の駆動装置と、第１および第２のロール３、８の駆動装置と、測長システム１３とが設置されている。チャンバー２の内部には、蒸着原料を蒸発させる蒸発源９と、シート状の基板４を搬送するための搬送部と、蒸発源９によって蒸発した蒸着原料が到達しない遮蔽領域を形成する遮蔽部及びシャッター部と、ガス導入管１１ａ、１１ｂに接続され、基板４の表面にガスを供給するためのノズル部２２とが設けられている。
【００１８】
蒸発源９は、例えば蒸着原料を収容する坩堝などの容器と、蒸着原料を蒸発させるための加熱装置とを含み、蒸着材料および容器１６は適宜着脱可能に構成されている。加熱装置としては、例えば抵抗加熱装置、誘導加熱装置、電子ビーム加熱装置１７などを用いることができる。なお、本実施の形態では、電子ビーム加熱装置１７を用いている。
【００１９】
蒸着を行う際には、坩堝内に収容された蒸着原料が上記加熱装置によって加熱されて、その上面（蒸発源）９ｓから蒸発し、シャッター１２の開閉により基板４の表面に供給される。前述したシャッター部を構成するシャッター１２は、チャンバー２外部に設置した駆動装置に接続されていて、開閉動作することができる。
【００２０】
前記搬送部は、基板４を巻き付けて保持し得る第１および第２のロール３、８と、基板４を案内するガイド部と、搬送方向を調整する駆動ローラ７と、測長システム１３を含む。測長システム１３は、基板４の搬送距離及び搬送速度を測長し、搬送長さと搬送速度を調整する。前記ガイド部は、冷却キャン６および他の搬送ローラ５ａ〜５ｃを有し、これにより、基板４が、蒸発面９ｓから蒸発した蒸着原料が到達する領域（蒸着可能領域）を通過するように、基板４の搬送経路が規定される。
【００２１】
第１および第２のロール３、８はチャンバー２外部に設置した駆動装置に接続されていて、基板４の巻き取り、巻き出しを行うことができる。また、駆動ローラ７はチャンバー２外部に設置した駆動装置に接続されていて、基板４の搬送方向及び搬送速度の制御を行うことができる。
【００２２】
また、第１および第２のロール３、８、搬送ローラ５ａ〜５ｃ、駆動ローラ７および冷却キャン６は、例えば長さが６００ｍｍの円筒形を有しており、その長さ方向（すなわち搬送する基板４の幅方向）が互いに平行になるようにチャンバー２内に配置されている。図１では、これらの円筒形の底面に平行な断面のみが示されている。
【００２３】
なお、蒸発源９も、例えば蒸着原料の蒸発面９ｓが、上記搬送部によって搬送される基板４の幅方向に平行に十分な長さ（例えば６００ｍｍ以上）を有するように構成されていてもよい。これによって、基板４の幅方向に略均一な蒸着を行うことができる。なお、蒸発源９は、搬送される基板４の幅方向に沿って配列された複数の坩堝から構成されていてもよい。
【００２４】
本実施形態では、第１および第２のロール３、８の何れか一方が基板４を繰り出し、駆動ローラ７、搬送ローラ５ａ〜５ｃおよび冷却キャン６は繰り出された基板４を搬送経路に沿って案内し、第１および第２のロール３、８の他方が基板４を巻き取る。
【００２５】
巻き取られた基板４は、必要に応じて、上記他方のロールによってさらに繰り出され、搬送経路を逆方向に搬送される。第１のロール３と第２のロール８は、互いに基板４を巻き取る方向に駆動して、基板を引っ張り釣り合わしておく。ここで、駆動ローラ７を駆動することで、基板４が駆動ローラ７に沿って移動し、第１もしくは第２のロール３、８の何れか一方向に巻き取ることができる。例えば、図１で駆動ローラ７を時計回りに回転した場合、基板４は第２ロール８に巻き取られる方向に搬送される。搬送速度と搬送距離は
、測長システム１３により適宜調整される。
【００２６】
このように、本実施形態における第１および第２のロール３、８は、搬送方向によって巻き出しロールとしても巻き取りロールとしても機能することができる。また、搬送方向の反転を繰り返すことによって、基板４が蒸着領域を通過する回数を調整できるので、所望の回数の蒸着工程を連続して実施できる。
【００２７】
駆動ローラ７、搬送ローラ５ａ、冷却キャン６および搬送ローラ５ｂ、５ｃは、上記基板４の搬送経路において第１のロール側からこの順に配置されている。本明細書では、「基板４の搬送経路において第１のロール側」とは、基板４の搬送方向や第１のロールの空間的な配置にかかわらず、第１および第２のロール３、８を両端とする搬送経路上の第１ロール側を意味する。また、冷却キャン６は、隣接する搬送ローラ５ａ、５ｂよりも下方に配置され、基板４の搬送経路において蒸着領域６０ａおよび蒸着領域６０ｂが形成される。
【００２８】
冷却キャン６と蒸発源９（蒸発面９ｓ）との間には、第１の遮蔽部材２０が配置されており、蒸発面９ｓから蒸発した蒸着材料が基板４の法線方向から入射することを防止するとともに、冷却キャン上の蒸着領域を２つに分離している。このような構成により、基板４の搬送経路において冷却キャン６よりも第１のロール側に位置する第１の蒸着領域６０ａと、冷却キャン６よりも第２のロール側に位置する第２の蒸着領域６０ｂとが形成される。
【００２９】
本明細書では、蒸着領域の名称は、チャンバー２における第１および第２のロール３、８の設置位置や基板４の搬送方向にかかわらず、冷却キャン６の第１のロール側に位置していれば「第１の蒸着領域６０ａ」となり、第２のロール側に位置していれば「第２の蒸着領域６０ｂ」となる。従って、「第１の蒸着領域６０ａ」は、基板４の搬送経路において冷却キャン６よりも第１のロール側に位置していればよ。
【００３０】
遮蔽部は蒸着可能領域内に配置されており、上述した第１の遮蔽部材２０の他に、蒸発源９や排気ポンプ１に接続された排気口（図示せず）を覆うように配置された遮蔽板１０ａ、１０ｂと、ノズル部２２を覆うように配置されたノズル部遮蔽板２４と、チャンバー２の側壁から蒸着領域６０の上端部に向かってそれぞれ延びる遮蔽板１５ａ、１５ｂとを含む。遮蔽板１５ａ、１５ｂは、基板４の搬送経路における蒸着領域６０以外の蒸着可能領域を走行する基板４、第１および第２のロール３、８などを覆うように配置され、これらに蒸着原料が到達することを防止する。また、遮蔽板１５ａ、１５ｂは、対応する蒸着領域６０で、ノズル部２２の側面に設けられた複数の出射口から出射されるガスを効率よく蒸着領域６０内に滞留させることが可能になる。
【００３１】
なお、本実施形態における搬送部および遮蔽部は、蒸発面９ｓから蒸発した蒸着材料が搬送経路を走行する基板４の法線方向から基板４に入射しないように、蒸発源９に対して配置されており、これによって、基板４の法線方向から傾斜した方向から蒸着を行う（斜め蒸着）ことが可能になる。図１に示す薄膜の製造装置１００では、第１の遮蔽部材２０、２２およびノズル部遮蔽板２４によって、蒸着材料が基板４の法線方向から基板４に入射することを防止しているが、搬送部の構成によっては、他の遮蔽板（例えば１５ａ、１５ｂなど）も同様の機能を有する場合がある。
【００３２】
本実施形態におけるノズル部２２は、ノズル部遮蔽板２４、遮蔽板１５ａ、１５ｂと冷却キャン６との間に設置されている。ノズル部２２は、例えば搬送される基板４の幅方向（図１に示す断面に垂直な方向）に沿って延びた管であり、その側面に、対応する蒸着領域６０にガスを噴出するための複数の出射口が設けられていてもよい。これにより、蒸着
領域６０において、基板４の幅方向に略均一にガスを供給できる。また、ノズル部２２は、蒸着領域６０のそれぞれに平行にガスを噴射するように構成されていることが好ましい。このような構成によって、ノズル部２２から出射する酸素ガスと蒸着粒子との反応率を高めることができ、チャンバー２の真空圧力を低下させることなく、酸化度の高い蒸着膜を形成することができる。
【００３３】
次に、図２を用いて、本実施の形態の蒸発源９について説明する。蒸発源９は、容器１６内に蒸着材料を収容し、電子銃１７から出される電子ビーム３０によって加熱し、基板に薄膜を成膜する。
【００３４】
蒸発源９には、蒸発源９内で溶解した蒸着材料を溜める空間の一部から、前記空間よりも蒸発源９の外部に通じる通路が確保できる管５０が設置されている。また蒸発源９に設けた管５０は、蒸発源９の材質と同じカーボン材料を使用することが好ましい。
【００３５】
なお、本実施の形態では、図３(a)に示す円筒状の管を用いたが、蒸着材料が冷却され、膨張する際の体積変化を確保する空間があれば良く、例えば図３(ｂ)の示すような角柱状などでも良い。
【００３６】
図２(a)は、蒸発源９の断面図。図３（ａ）および図３（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ面で切った時の上面図の例を示している。
【００３７】
〈薄膜の製造装置の動作〉
次に、薄膜の製造装置１００の動作を説明する。ここでは、薄膜の製造装置１００を用いて、基板４の表面にケイ素酸化物を含む複数の活物質体を形成する場合を例に説明する。
【００３８】
まず、第１および第２のロール３、８のうちの一方のロール（ここでは第１のロール３）に長尺（例えば５００ｍ）の基板４を巻き付け、搬送部を通した基板４を、第１および第２のロール３、８のうちの一方のロール（ここでは第２のロール８）に解けないように巻き付け、基板４を４０Ｎの力で引っ張り釣り合わしておく。基板４として、銅箔、ニッケル箔などの金属箔を用いることができる。基板４の表面に複数の活物質体を所定の間隔を空けて配置するためには、斜め蒸着によるシャドウイング効果を利用する必要があり、そのためには、金属箔の表面に凹凸パターンが形成されていることが好ましい。本実施形態では、凹凸パターンとして、例えば上面が菱形（対角線：２０μｍ×１０μｍ）で高さが１０μｍの四角柱形状の突起が規則的に配列されたパターンを用いる。菱形の長い方の対角線に沿った間隔を２０μｍ、短い方の対角線に沿った間隔を１０μｍ、菱形の辺に平行な方向における間隔を１０μｍとする。また、各突起の上面の表面粗さＲａを例えば２．０μｍとする。
【００３９】
また、蒸発源９の坩堝は、ケイ素との反応がしにくいカーボン材料が好ましい。蒸発源９の坩堝内には蒸着材料（例えばケイ素）を収容し、ガス導入管１１ａ、１１ｂは薄膜の製造装置１００の外部に設置された酸素ガスボンベなどに接続しておく。この状態で、排気ポンプ１を用いてチャンバー２を排気する。
【００４０】
次いで、基板４の表面に蒸発粒子が到達しないように、シャッター１２を閉じた状態で、蒸発源９の坩堝内のケイ素を電子ビーム３０加熱装置などの加熱装置（図示せず）によって加熱を行う。加熱条件が整った後、駆動ローラ７を駆動して、第１のロール３に巻き付けられた基板４を繰り出し、第２のロール８に向かって搬送を開始する。搬送速度が安定した所（例えば３０秒）で、シャッター１２を開き、蒸発した蒸発粒子を、第１および第２の蒸着領域６０ａおよび６０ｂを通過する基板４の表面に供給する。同時に、酸素ガ
スをガス導入管１１ａおよびガス導入管１１ｂを介してノズル部２２から基板４の表面に供給する。これにより、基板４の表面に、反応性蒸着により、ケイ素と酸素とを含む化合物（ケイ素酸化物）を成長させることができる。これらの蒸着領域６０ａ、６０ｂで表面にケイ素酸化物が蒸着された後の基板４は、第２のロール８によって巻き取られる。測長システム１３で所望の長さを測定して（例えば４００ｍ）シャッター１２を閉じ、巻き取りを停止して、基板搬送を停止する。
【００４１】
続いて基板搬送方向を反転する場合は、駆動ローラ７の回転方向を反転することで、基板搬送方向を反転することができる。搬送速度が安定したら、再びシャッター１２を開いて、蒸発した蒸発粒子を、第１および第２の蒸着領域６０ａおよび６０ｂを通過する基板４の表面に供給する。
【００４２】
以上のようにして基板の搬送方向の反転を行いながら蒸着を行うことによって、シート状の基板４の表面に、任意の積層数ｎの活物質体を連続的に形成することができる。
【００４３】
所定の蒸着が終了したら、続いて電子ビーム３０加熱を行うことを停止する。
【００４４】
電子ビーム３０加熱を停止すると、蒸発源９で溶解していた蒸着材料（ケイ素）の表面および蒸発源９の坩堝側面から冷却が始まる。よって、溶解した蒸着材料の内部の温度が最後に低くなる。
【００４５】
ここで、蒸着材料のケイ素は、１１００℃付近で固体になる際に、相転移により約１．１３倍の体積膨張率の体積膨張が生じる。
【００４６】
図４（ａ）は、管５０が溶解状態の蒸発源に挿入されており、図４（ｂ）が電子ビーム３０加熱を停止して、体積膨張した状態を示す。管５０による体積膨張空間に、体積膨張して凝固することで、蒸発源９の坩堝の破壊や割れを抑制することができる。
【００４７】
例えば、蒸発源９は、水冷銅ハースの中に、外径Φ９０、高さ４０からなり、Φ７０、深さ２５にくりぬいた円柱坩堝（東海カーボン製Ｇ３４７Ｓ）に、外径Φ２２、内径Φ１０、長さ１２０で、長さ１０の位置にΦ１０の穴の開いたカーボン管を、長さ１０の位置に開いたΦ１０が、円柱坩堝内で、円柱坩堝の中心方向に向けて設置する。
【００４８】
蒸着材料は、２００ｇのスクラップシリコンを、円柱坩堝内に同時に仕込んでおく。
【００４９】
排気ポンプ１で、真空装置内の真空排気を行い、１．０×１０-3Ｐａに減圧する。
電子加熱装置（日本電子製ＥＢＧ２０３）を使用して、電子ビーム３０の出力を、１ｋＷから５ｋＷに６０分かけて上昇し、円柱坩堝内のスクラップシリコンを溶解する。
【００５０】
電子ビーム３０の波形は、仕込んだスクラップシリコン全面と、円柱坩堝から突き出たΦ２２のカーボン管に当たるように広げて行う。
【００５１】
スクラップシリコンの溶解を確認して、電子ビーム３０の出力を６ｋＷに上昇して６０分維持しながら蒸着を行う。
【００５２】
引き続き、電子ビーム３０の出力を２ｋＷに下げ、電子ビーム３０の波形を、図４(ｃ)に示すようにカーボン管にのみ照射するように狭め、３０分維持する。
【００５３】
その後、電子ビーム３０を停止し、１２０分冷却し、大気開放を行う。
【００５４】
円柱坩堝内のスクラップシリコンは円柱坩堝上面から７ｍｍ低下した位置で固まっており、カーボン管内では、円柱坩堝上で固まった位置より８ｍｍ上昇して固まり、円柱坩堝が割れないで維持することができる。
【００５５】
なお、ケイ素酸化物からなる活物質体を形成する場合を例に薄膜の製造装置１００の動作を説明したが、使用する蒸着材料や得られた蒸着膜の用途はこの例に限定されない。また、上記では、蒸発源９で蒸発させた蒸着原料（ケイ素原子）とノズル部２２から供給されるガス（酸素ガス）とを反応させて蒸着膜を形成しているが、ガスを供給せずに、蒸着原料のみを基板４の表面に成長させてもよい。
【００５６】
（実施の形態２）
続いて、図５〜７を参照しながら本発明による薄膜製造装置及び薄膜の製造方法の第２の実施の形態を説明する。
【００５７】
本実施の形態では、簡単のため、実施の形態１と同様の構成要素には同じ参照符号を付して、説明を省略する。
【００５８】
まず、図５を参照する。本実施の形態では、実施の形態１の構成に、さらに管５０を蒸着容器１６に着脱可能な駆動装置１８を有している。
【００５９】
図６に示すように、駆動装置１８は、管５０を掴んで、蒸発源９に設置または蒸発源９より取り外すことができる。
【００６０】
このような構成を有することによって、蒸着終了後に管５０を蒸着容器１６内に挿入することが出来るので、蒸着に影響を与えないので好ましい。
【００６１】
この場合、管５０を挿入する場所は、蒸発源９内であれば特に限定されない。
【００６２】
続いて、図７、８を用いて、本実施の形態における好ましい薄膜の製造方法について説明する。
【００６３】
図７(a)に示すように、電子銃１７によって、蒸着材料に電子ビーム３０を照射し、基板４に薄膜を成膜する。
【００６４】
蒸着終了後、駆動装置１８を用いて蒸着材料の溶解面より下方と前記溶解面の上方とを連通するように管５０を挿入する。(図７（ｂ）（ｃ）)
このように、管５０を蒸着終了後、電子ビーム３０加熱を停止する直前に、蒸発源９に挿入すると、蒸着に影響を与えないので好ましい。さらに、管５０を挿入する場所についても、蒸発源９内であれば特に限定されない。
【００６５】
つづいて、電子ビーム３０を管５０に照射し、管５０を１４００℃程度にしておき、蒸着材料表面に照射している電子ビーム３０を停止して、蒸着容器１６内の蒸着材料を冷却する(図７(ｄ))。容器１６内の蒸着材料が液相から固相に変化したあと、管５０に照射した電子ビーム３０を停止し、管５０の連通路内の蒸着材料を冷却する。
【００６６】
このように、蒸着容器１６内−管５０内の蒸着材料を順に冷却する事によって、蒸着容器１６内の蒸着材料が固相に変化することによる体積膨張する空間を確保してから、管５０内の蒸着材料を固相に変化させることが出来る。
【００６７】
上記のような薄膜製造装置及び薄膜製造方法を用いることによって、蒸着容器１６割れ
や破損を防止することにより、蒸着容器交換頻度を減らし、蒸着コストを低減することができる。
【００６８】
図８(a)を用いて、さらに好ましい薄膜製造方法を説明する。
【００６９】
蒸発源９の冷却が終了後、大気解放し、蒸発源９に蒸着材料を補給追加し、所定の清掃、基板の準備が終了したら真空排気を行う(図８(ａ))。所定の真空度に達したら電子ビーム３０加熱を開始し、蒸着材料を再び溶解する(図８（ｂ）)。蒸着材料が溶解したら、管５０を蒸発源９から取り出し（図８(ｃ)）、基板上への蒸着をする。
【００７０】
このような方法で薄膜を形成することによって、蒸着開始前に蒸発源より管５０を取り外すことが出来るので、管５０の影響を受けずに蒸着することが出来る。
【００７１】
なお、本発明の薄膜の製造方法によって集電体基板上に形成された蒸着膜は、蒸着材料がケイ素、スズの場合、リチウムイオン二次電池の負極活物質として利用でき、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４などといった、一般的に使用される正極活物質を含む正極板と、微多孔性フィルムなどからなるセパレータと、６フッ化リン酸リチウムなどをエチレンカーボネートやプロピレンカーボネートなどの環状カーボネート類に溶解した、一般に知られている組成のリチウムイオン伝導性を有する電解液と共に用いることで、リチウムイオン二次電池を容易に作製できる。
【００７２】
なお、本実施の形態では、蒸着材料としてケイ素、蒸着原料容器および管としてカーボン材料を用いたが、このような組合せは、蒸着材料と蒸着原料容器、蒸着材料と管の反応率が少ないので好ましい。それに対して、特許文献３のようなセラミックス材料は、ケイ素との反応率が高いので好ましく用いることは出来ない。
【００７３】
また、本発明の薄膜の製造装置により作製された蒸着膜は、活物質の膨張に伴う活物質粒子の破壊が抑制でき、円筒型、扁平型、コイン型、角形等の様々な形状の非水電解質二次電池に適用可能であり、電池の形状や封止形態は特に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の薄膜の製造装置および薄膜の製造方法は、成膜後の坩堝から、電子ビームを照射しながら蒸発材料を確実に溶湯の状態で取り出すことが出来るので、蒸発材料凝固時の坩堝割れを防止して、安定低コストに成膜を行うことが出来る。
【００７５】
特に坩堝が割れやすく、且つ坩堝コストの影響が大きく、さらには材料の凝固時に大きな応力が発生するカーボン坩堝とシリコン材料を使用する場合などにおいて、本発明は特に効果が大きい。
【符号の説明】
【００７６】
１          排気ポンプ
２          チャンバー
３、８      巻き出しまたは巻取りロール
４          基板
５ａ〜５ｆ  搬送ローラ
６          冷却キャン
７          駆動ローラ
９          蒸発源
９ｓ        蒸発面
１０ａ、１０ｂ      遮蔽板
１１ａ、１１ｂ      ガス導入管
１２        シャッター
１３        測長システム
１５ａ〜１５ｃ  遮蔽板
１６  蒸発容器
１７  電子銃
１８  駆動装置
２０ａ、２０ｂ      遮蔽部材
２２        ノズル部
２４        ノズル部遮蔽板
３０        電子ビーム
５０        管
６０ａ、６０ｂ        蒸着領域
１００      薄膜の製造装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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