JPH01108364A

JPH01108364A - 蒸発源の蒸着材料供給方法

Info

Publication number: JPH01108364A
Application number: JP26350687A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Nehashi; 清根橋; Shuichi Okabe; 修一岡部
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1987-10-19
Filing date: 1987-10-19
Publication date: 1989-04-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コこの発明は、めっき用の蒸着材料の溶解部を所定の軌跡
に沿って連続的にずらしつつ、その溶解部から蒸着材料
を蒸発させる蒸発源を対象として、その蒸発源にて消費
される蒸着材料を供給する方［従来の技術］この種の蒸発源は、イオンブレーティング装置や真空蒸
着装置などの蒸着めっき装置に備えられている。

まず、蒸発源を備えた蒸着めっき装置として、イオンブ
レーティング装置の構成例を第７図により説明する。

チャンバＩ内には、真空状態のところに、例えば、窒素
や炭素等の反応ガス２が供給される。この反応ガス２に
は、放電を生じさせるためのアルゴン等の不活性ガスが
混合されている。

チャンバ１内の底部には、蒸着材料３を所定の蒸気圧（
１０−”　〜ｌ　０−３Ｔｏｒｒ）が得られるまで、温
度でいえば、融点よりも少し高い温度まで加熱して蒸発
させ、蒸発物質４にするための蒸発源５が設けである。

蒸発源５は、電子ビーム６を利用した、いわゆる電子ビ
ーム蒸発源であり、水冷されたルツボ７に蒸着材料３を
入れ、これに電子ビーム６を直接チャンバｌの側壁には
、ルツボ７より電位が高い直流放電電極板８が設けであ
る。

該直流放電電極板８は、モリブデン（Ｍｏ　）、タンタ
ル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）等で形成され、蒸発源
５から熱電子（ｃ”）９を放出させて、萌記反応ガス２
や、蒸発物質４に衝突させ、該反応ガス２や蒸発物質４
をイオン化し、あるいは励起する６のである。

チャンバＩ内の上方には、めっきされる被蒸着基板１０
が配置されている。被蒸着基板ＩＯは、ルツボ７より電
位が低く、ヒータ１１によって加熱されるようになって
いる。

なお、蒸発源５と被蒸着基板１０との間には、開閉可能
なシャッタ１２が設けられている。また、ルツボ７と直
流放電電極板８との間、およびルツボ７と被蒸着基板Ｉ
Ｏとの間の各々に、直流電源１３．１４が接続されてい
る。また、図中、１５は真空排気である。

以上の構成において、電子ビーム６によって加熱された
蒸着材料は、蒸発物質４となってチャンバ１内に蒸発す
る。このとき、蒸発源５から直流放電ｉｔ電極板へ向け
て放出される熱電子（ｅつ９が、蒸発物質４に衝突して
、電子を弾き出し、正イオン化する。また、反応ガス２
も同様に熱電子９の衝突により正イオン化する。

これら正イオン化された蒸発物質４と反応ガス２は、電
位の低い被蒸着基板１０に引かれて衝突する。そして、
蒸発物質４と反応ガス２が化合して蒸着膜を形成する。

このように、イオンブレーティング装置は、蒸発物質４
をイオン化するので、被蒸着基板１０に確実に付着し、
長期間使用しても剥離しない強固なめっきか得られる。

ところで、このようなイオンブレーティング装置におい
ては、蒸着面積が小さくて操業時間が例えば１〜２時間
時間色短い場合は、蒸着材料３が小さく、ルツボ７は単
に定位置に固定するだけでよかった。つまり、電子ビー
ム６が当たって蒸着材料３が溶解する蒸発位置は一定で
よかった。しかし、蒸着面積が大きくて操業時間が例え
ば１０時間以上と長い場合は、蒸着材料３を大きくし、
そして時間の経過とともに蒸着材料３の蒸発位置を連続
的にずらす必要がある。

蒸着材料３の蒸発位置をずらす方法としては、第３図お
よび第４図に表すように、ルツボ７を回転させる方法が
一般的である。

すなわち、ドーナツ状に形成した蒸着材料３（通称「ル
ツボまんじゅう」）をルツボ７に載せ、そして操業中に
、軸線０を中心としてルツボ７を繰り返し回転させるこ
とにより、電子ビーム６の当たる位置、つまり蒸発する
溶解部Ａの位置を連続的にずらすようになっている。結
局、溶解部Ａの位置は、蒸着材料３の形状に沿うリング
状の軌跡を描くようにしてずれていく。そして、その軌
跡はルツボ７の繰り返しの回転によって順次重なってい
き、蒸着材料３は除々に消費されて、その状態が第５図
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に表すようにしだいに変化する
ことになる。

第５図（ａ）は当初の状態であり、ルツボ７が回転して
蒸着材料３が消費されるにつれて、同図（ｂ）、（ｃ）
のように除々に薄くなっていく。

特に、蒸着材料３のリング状の中央付近Ｐが凹状となっ
て、薄くなる。

［発明が解決しようとする問題点］上述したように、従来の場合は、操業の進行にともなっ
て蒸着材料３がしたいに薄くなる。そのため、電子ビー
ム６のパワーが一定であっても蒸着材料３が過熱されて
溶解し過ぎたり、また蒸着材料３の熱変形によってルツ
ボ７からの冷却の程度が変化してしまう。

その結果、蒸着材料３の溶解部が変動して、熱電子量の
変動（イオン化電流の変動）と、蒸着物質４の量の変動
を招き、結局、被蒸着基板１０への膜の生成変動を起こ
して、均一で良好な膜の生成を妨げるという問題があっ
た。

このような問題を対策案としては、電子ビーム６のパワ
ーを調整したり、直流放電電極板８にかかる電源１３の
電圧を調整したりする等の方法がある。しかし、これら
の方法のためには複雑な補正操業が必要となって、操業
上の新たな問題を招く結果となる。

また、他の対策案としては、第６図に表すように、操業
中において、投入シュート１７から蒸着材料３を補給す
る方法が考えられる。この場合、蒸着材料３をチップ材
とすることが考えられる。

それは、普通、蒸着材料３を形成する際には、ルツボ７
にチップ材を入れ、そしてチャンバー１内を真空状態に
して、チップ材をドーナツ状に連続して溶着させる方法
を採っているからである。チップ材は、例えば厚さ２ｎ
＋ｍ、１辺２０ｍｍ程度である。なお、蒸着材料３はイ
ンゴットから削り出してつくるのが理想的ではある。し
かし、コストが極めて高くなるため現実的ではない。こ
のようなことから、蒸着材料３を補給する場合には、チ
ップ材として補給することが考えられる。

ところが、蒸着材料３をチップ材として補給した場合に
は、第６図に表すように、チップ材がルツボ７の縁や中
心部などの電子ビーム６の当たらない部分に投入された
り、電子ビーム６の溶解可能量以上に投入されることが
ある。そして、このような場合には、チップ材が蒸着材
料３内に溶けずに残り、蒸着材料３の形状が不均一なも
のとなって、安定操業ができない。結局、蒸着材料３が
使い物とならなくなる。

この発明は、これらの事情を考慮してなされたものであ
り、蒸着材料の当初の形状を維持するように、蒸着材料
を供給することによって、安定操業を実現し、均一で良
好な膜を生成することかできる蒸発源の蒸着材料供給方
法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明の蒸発源の蒸着材料供給方法は、めっき用の蒸
着材料の溶解部を所定の軌跡に沿って連続的にずらしつ
つ、その溶解部から蒸着材料を蒸発させる蒸発源におい
て、蒸着材料の溶解部がずれる軌跡上でかつ現時点の溶解部
を避けた蒸着材料の位置に、蒸着材料の蒸発による消費
量分ずつ、蒸着材料の粒状体を連続的に供給することを
特徴とする。

［作用］この発明の蒸発源の蒸着材料供給方法は、蒸着材料の消
費量分ずつ、蒸着材料の上に粒状体の蒸着材料を安定し
た形で供給することにより、蒸着材料の断面積および形
状を当初のままに維持して、膜の生成条件を一定に保っ
て均一で良好な膜をつくると共に、長期間の安定操業を
実現する。

［実施例コ以下、この発明の一実施例を第１図および第２図に基づ
いて説明する。なお、図中において、前述した従来例と
同様の部分には向−符号を付してその説明を省略する。

本実施例は、前述した従来例の場合と同様のイオンブレ
ーティング装置の蒸発源５を対象として、その蒸発源５
のルツボ７の上に蒸着材料３を供給する方法の一例であ
る。

図において、２１は供給用の粒状蒸着材料であり、貯蔵
ホッパー２２内に貯蔵されている。粒状蒸着材料２１は
、粒状である以外はその形状は特定されず、例えば球、
四角などの粒状であってもよい。貯蔵ホッパー２２の下
端には、粒状蒸着材料２１を切り出して排出する切り出
し装置２３が備えられており、切り出された粒状蒸着材
料２１は、投入シュート２４内を滑ってルツボ７上に投
入される。粒状蒸着材料２１の投入位置は、ルツボ７の
回転にともなってずれる蒸着材料３の溶解部Ａの軌跡上
、つまりドーナツ状の蒸着材料３に沿うリング状の軌跡
上であって、かつ現時点の溶解部Ａを避けた位置となっ
ている。本実施例の場合は、現時点の溶解部Ａの位置、
つまり電子ビーム６の照射位置から、ルツボ７の回転方
向に１８０°ずれた位置が粒状蒸着材料２１の投入位置
となっている。また、投入シュート２４は、第２図中の
矢印方向に角度が調整できるようになっており、これに
より投入角度可変式となっている。

実際の操業に際しては、ルツボ７を回転させ、かつ電子
ビーム６を当てて蒸着材料３を蒸発させつつ、粒状蒸着
材料２１を投入する。その投入量は、蒸着材料３の消費
量分となるように切り出し装置２３を制御する。そのた
めに、予め単位時間当たりの蒸着材料３の消費量を経験
的に求めておき、その消費１分だけ粒状蒸着材料２１を
連続的に供給する。

供給される粒状蒸着材料２１は、それ自体が粒状である
ため、ルツボ７の上に一定の形を成すように落ちる。し
かも、粒状蒸着材料２Ｉの供給量が蒸着材料３の消費量
と同量であるため、操業の経過に拘わらず、蒸着材料３
の断面積および形状は当初のままとなる。したがって、
蒸着材料３とルツボ７との関係が常に一定となり、蒸着
材料３が電子ビーム６から受ける熱と、ルツボ７によっ
て冷却される熱は、常に一定の熱平衡状態を維持するこ
とになる。結局、イオン化電流の安定、蒸発物質の質量
の安定、非蒸着基板ｌＯへの膜の生成安定となり、均一
で良好な膜ができることになる。

また、蒸着材料３の消費量に見合った分だけ蒸着材料２
１を補給するため、長時間の安定操業が可能となる。し
たがって、蒸着材料３の容量の変化に対応する複雑な補
正操業が不要となり、粒状蒸着材料２１の供給装置の構
造や運転がシンプルな６のとなる。

ちなみに、粉の蒸着材料を供給した場合には、電子ビー
ム６によってほぼ瞬時に溶解したり飛び散ったりしてイ
オン化電流を乱したり、また投入シュート２４からの投
入時に舞い上がったり、飛び散ったりしてしまう。また
チップや塊の蒸着材料を供給した場合には、溶は残った
り、不均一に投入されて、蒸着材料３の形状を不均一な
ものとし、イオン化電流を変動させることになる。した
がって、蒸着材料が粉、チップ、および塊の場合は、い
ずれも均一で良好な膜を生成することができない。

［効果］以上説明したように、この発明の蒸発源の蒸着材料供給
方法は、蒸着材料の粒状体を補給するから、蒸着材料の
上に粒状体の蒸着材料を安定した形で供給することがで
きる。したがって、蒸着材料の断面積゛および形状を当
初のままに維持し、膜の生成条件を一定に保って均一で
良好な膜をつくることができる。

また、蒸着材料の消費量分ずつ蒸着材料の粒状体を補給
するから、長期間の操業が可能となり、しかし当初の蒸
着材料の容量を特に大きくする必要かなく、経済的であ
る。

また、蒸着材料の断面積および形状を当初のまま推持し
て、安定した操業ができるため、蒸着材料の減少に対応
するような複雑な補正操業が不要となり、操業が極めて
容易となる。また、粒状体の蒸着材料の供給量を一定に
して、供給装置の構造および運転をシンプルなしのとす
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例を説明するた
めの図であり、第１図は要部の平面図、第２図は第１図
の■−■線に沿う断面図である。第３図ないし第６図は従来例を説明するための図であり
、第３図は要部の平面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ
線に沿う断面図、第５図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は操業
の進行にともなう蒸着材料の消費情況の説明図、第６図
はチップ状の蒸着材料の供給情況の説明図である。第７図は一般的なイオンブレーティング装置の概略構成
図である。ｌ・・・・・・チャンバー、　　３・・・・・・蒸着材
料、６・・・・・・電子ビーム、　　７・・・・・・ル
ツボ、ＩＯ・・・・・・被蒸着基板、２１・・・・・・蒸着材料の粒状体、２２・・・・・・貯蔵ホッパー、２３・・・・・・切り出し装置、２４・・・・・・投入シュート、　Ａ・・・・・・溶解
部。出願人　石川島播磨重工業株式会社第１図Ｌや第５図 ♀ 第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】めっき用の蒸着材料の溶解部を所定の軌跡に沿って連続
的にずらしつつ、その溶解部から蒸着材料を蒸発させる
蒸発源において、蒸着材料の溶解部がずれる軌跡上でかつ現時点の溶解部
を避けた蒸着材料の位置に、蒸着材料の蒸発による消費
量分ずつ、蒸着材料の粒状体を連続的に供給することを
特徴とする蒸発源の蒸着材料供給方法。