JPH0222463A - 金属薄膜の製造法 - Google Patents

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 本発明は、金属を溶融して発生させた金属蒸気を基板に
蒸着させて金属薄膜を形成する製造法に関する。

従来の技術 基板に金属薄膜を形成する方法としてはスパッタリング
法や真空蒸着法が用いられているが、高い堆積速度が望
まれる量産には後者の方が適している。金属を溶融する
手段としては、抵抗加熱や電子ビーム加熱があるが、高
融点材料に適用できる電子ビーム加熱が近年よく用いら
れている。

第２図に従来の金属薄膜の製造法の蒸発源まわりの概略
を示す。冷却器１によって冷却される蒸発るつぼ設置ハ
ース２に、ＭｑＯ等の附熱材料で形成された蒸発るつぼ
３を設置し内部に金属４を入れる。金属４を電子ビーム
５により溶融する。

この溶融金属４から発生する金属蒸気６が基板（図示せ
ず）に蒸着して金属薄膜を形成する。

発明が解決しようとする課題 第３図ａｉｄ、溶融金属４の電子ビーム５が照射される
液面近傍部位の溶融状態を示している。電子ビーム５が
直接照射されるＡ部の温度をＴ１、Ａ部まわシのＢ部の
温度をＴ２とするとＴ１〉Ｔ２である。従ってＡ、Ｂ部
におけるそれぞれの飽和蒸気圧をＰｓｌ、Ｐｓ２とする
と”Ｓｌ＞”Ｓ２であシ、液面上Ａ、Ｂ部で圧力差が生
じる。またＡ、Ｂ部における表面張力をσ１．σ２とす
ると、一般に温度が高い程表面張力は小さいので、σ１
〈σ２となる。従って液面近傍部位に６で示す力が作用
する。

この２つの力が作用してＡ部にはくぼみ７が生じ、くぼ
み７の深さＨに相当する溶融金属４の水頭と、前述の２
つの力とかつシ合う。

このとき、液面近傍部位の温度分布に起因する飽和蒸気
圧および表面張力の分布によっては、第３図すに示すよ
うな形状のくぼみ８が生じ、液面の挙動は不安定となる
。従って液膜厚の小さい部分９に電子ビーム５が照射さ
れると、液体金属１゜が基板に付着（以下、スブラソン
ユ現象と記す）し、金属薄膜の完成度が非常に低下する
という不具合が生じていた。

第４図に示すように、溶融金属４の表面温度分布はスポ
ット点をピークとして蒸発るつぼ壁面にむかって低下し
ている。上記不具合はこの温度分布の不均一さによるも
のであった。

課題を解決するための手段 本発明は上記不具合を解消するため、内部底面が凸面状
に形成された蒸発るつぼを蒸発るつぼ設置ハースに設置
し、前記蒸発るつぼ内の金属を電子ビームにより溶融し
金属蒸気を発生させることを特徴とする。なお、このと
き、蒸発るつぼを側方から同時加熱すると好適である。

作　　用 上記手段により本発明は次のように作用するものである
。所定パワーの電子ビームを蒸発るつぼ内の金属に照射
すると、蒸発るつぼの凸面状の内部底面において、頂部
と周辺部で温度差が生じる。

すなわち頂部は、溶融金属の電子ビームが照射される液
面部位に接近しておシ、かつ蒸発るつぼ設置ハース冷却
器から離れているので周辺部よシも高温となる。従って
この温度差により、溶融金属に周辺部から頂部方向へ流
れが生じる。そして溶融金属の電子ビームが照射される
液面近傍部位において、表面張力差によって生じる蒸発
るつぼ側壁部方向への流れと相まって、対流が生じる。

従ってこの対流によシ、溶融金属液面の電子ビーム照射
部から蒸発るつぼ側壁部近傍までの温度勾配は小さくな
る。これによシ温度差に基づく飽和蒸気圧力差は低下す
るので、電子ビーム照射部の液面くぼみ量は減少する。

このとき、蒸発るつぼを側方から同時加熱することによ
シ、蒸発るつぼ側壁部の温度は上昇し、溶融金属表面温
度分布はますます均一になり液面くぼみ量はさらに減少
する。

従ってスプラッシュ現象が生じにくくなり完成度の高い
金属薄膜が形成される。

実施例 第１図は本発明の一実施例を示している。

蒸発るつぼ３の内部底面は内側に対して凸面状に形成さ
れており、凸面の頂部Ｃと周辺部りでは蒸発るつぼ３の
壁肉厚が異なる。また蒸発るつぼ設置ハース２の側周部
２ａにヒーター１１が埋設されている。１は蒸発るつぼ
設置ハース２の底部２ｂに埋設された冷却器である。

次に動作を説明する。蒸発るつぼ３内の金属４は電子ビ
ーム６によシ熔融し、発生した金属蒸気６が基板（図示
せず）に付着して金属薄膜を形成する。電子ビーム５の
エネルギーによシ溶融金属４の温度は上昇する。この時
蒸発るつぼ３の内部底面は内側に対して凸面となってい
るので、頂部Ｃは、溶融金属４の電子ビーム６が直接照
射されるＡ部に接近しており、かつ冷却器１からの距離
が長いので、周辺部りよシ高温となる。従って温度差に
よシ、溶融金属４に周辺部りから頂部方向への流れ１２
が生じる。一方、溶融金属４表面においては、Ａ都電子
ビームスポット照射部Ａから蒸発るつぼ３の側壁部近傍
のＢ部方向への流れ１３がＡ、Ｂ部間の表面張力差によ
って生じている。この２つの流れが相まってＡ−、Ｂ−
、Ｄ−、Ｃという対流が発生する。従ってこの対流によ
シ溶融金属４表面の温度勾配は小さくなり、温度分布は
均一化される。よって温度差に基づく飽和蒸気圧差は低
下するので、Ａ部の液面くぼみ量は減少する。

さらに蒸発るつぼ設置ハース側部２ａ内に埋設されてい
るヒーター１１によって蒸発るつぼ３の側壁面温度は上
昇するので、溶融金属４の表面温度分布はますます均一
化され液面くぼみ量は減少する。

これにより、スプラッシュ現象も生じにくくなり完成度
の高い金属薄膜の形成が可能となる。まだ溶融金属４の
表面温度分布が均一化されるので、蒸発るつぼ３からの
金属蒸気６の蒸発速度分布も均一化されさらに大面積基
板においても膜厚の均一化が図れるものである。

発明の効果 本発明によれば、溶融金属に対流を生じさせることがで
きるので、溶融金属の表面温度分布が均一になり、その
結果液面の挙動は沈静しスプラッシュ現象が発生する事
なく、完成度の高い金属薄膜が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略図、第２図は従来の製
造法の概略図、第３図はその溶融金属表面の電子ビーム
照射部の状態図、第４図はその溶融金属の表面温度分布
図である。 ２・・・・・・蒸発るつぼ設置ハース、３・・・・・・
蒸発るつぼ、５・・・・・・電子ヒーム、１１・・・・
・・ヒーター代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　
ほか１名図 （−）【−ノ （ａン 蒸発ろ２１１没１ハース

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部底面が凸面状に形成された蒸発るつぼを蒸発
   るつぼ設置ハースに設置し、前記蒸発るつぼ内の金属を
   電子ビームにより溶融し金属蒸気を発生させる金属薄膜
   の製造法。
2. （２）蒸発るつぼを側方から同時加熱する特許請求の範
   囲第１項記載の金属薄膜の製造法。