JPH02298262A

JPH02298262A - 薄膜製造装置

Info

Publication number: JPH02298262A
Application number: JP1118975A
Authority: JP
Inventors: Ryutaro Akutagawa; 竜太郎芥川; Isamu Inoue; 勇井上; Hirozo Takegawa; 武川　博三; Hidenobu Shintaku; 秀信新宅; Kayoko Kodama; 児玉　佳代子
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-05-12
Filing date: 1989-05-12
Publication date: 1990-12-10

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、蒸着材料を溶融して蒸気を発生し、基板に付
着させてＷｉ膜を形成する薄膜製造装置に関するもので
ある。

従来の技術一般に真空蒸着法によって合金を蒸着させる場合、第４
図に示したように、坩堝１内に設置したインゴット（図
示せず）を電子銃２より照射される電子ビーム３によっ
て加熱、溶融し、蒸気４を発生させ、基板（図示せず）
上へ付着させ金属薄膜を形成している。この時、前記坩
堝１内の溶湯５は時間と共に減少し、また、使用する蒸
着材料によっては飽和蒸気圧が異なるので溶湯組成も時
間と共に変化する。たとえば、前記溶湯５を構成してい
る材料をａ、　　ｂとし、これらの飽和蒸気圧をＰａｚ
Ｐｂとすると、Ｐａ＞Ｐｂである時、ａの方が蒸発速度
が速いため前記溶湯５内のａ成分が減少してくる。この
ため、組成を一定に保つには、前記材料ａの成分の多い
蒸着材料供給棒６（以後供給棒と呼ぶ）を前記溶湯５に
供給しなければならない。

発明が解決しようとする課題ところが、供給棒８が供給されるとその表面の異物や酸
化膜も共に前記溶湯５内に入り、浮遊物７となって前記
溶湯５の表面を漂う。この浮遊物７は高融点であるため
電子ビーム３によって直接加熱されても容易に溶けず、
沸騰の核となって前記溶湯５の液滴の飛散を招く。この
飛散した液滴はスプラシュと呼ばれ基板上で凝固し異物
となって残存する。

また前記供給棒６を前記溶湯５に挿入すると前記供給棒
６の熱伝導による熱ロスと、前記供給棒６の融解潜熱の
ため、図に示した矢印Ｅに沿って熱が失われ前記溶湯５
の温度が低下する。前記溶ｆｉｂ　５の温度が低下する
と、蒸発速度が低下し前記基板上に形成される金属膜の
膜厚が薄くなる。

また、更に前記供給ｌｉｔ　８の供給時には、図に矢印
りで示したように急激に蒸発領域に供給棒組成の溶湯が
前記溶湯５の上層部に流入する。この時前記溶湯５の成
分を前記材料ａＮ　　ｂとすると、前記蒸気４の組成、
は、材料ａの成分が多くなる方向に急激に変動する。

以上の結果、金属薄膜の完成度が非常に低下すると言う
不具合が生じる。

本発明はかかる点に鑑み、均一で完成度の高い金属薄膜
を形成することができる薄膜製造装置を提供することを
目的とする。

課題を解決するための手段本発明は、上記課題を解決するため、蒸着材料を収容す
る坩堝と、坩堝内の蒸着材料を加熱、溶融し蒸発させる
ための電子銃とを備え、前記坩堝の前記電子銃によって
電子線が照射される蒸発領域と、蒸発によって減少した
蒸着材料を蒸着中に供給する供給領域の間に、前記蒸着
材料の溶湯上層に於ける流れを堰止めし下層において前
記二領域間を連通せしめる堰を有することを特徴とする
ものである。

作　　　用上記構成によれば、蒸発領域と供給領域との間に堰を設
けたことによって、蒸着材料の挿入時に於ける異物、及
び蒸着材料組成の溶湯の蒸発領域への流入を遮断するこ
とができ、また堰が熱抵抗となって前記溶湯の上層より
熱伝導によって逃げる熱損失を緩和することができる。

実施例以下、本発明の一実施例における薄膜製造装置を添付図
面に基づいて説明する。本実施例は磁気記録媒体を製膜
する場合に用いられる薄膜製造装置に関するものであり
、第１図に同装置の概略図を示す。

マグネシア等の耐熱材料で形成された坩堝１０の中に、
電子銃１１によって加熱、溶融された蒸着材料（例えば
Ｃｏ−Ｃｒ合金、ｃｏの蒸気圧〈Ｃｒの蒸気圧）の溶湯
１２が入っている。溶湯１２は、マグネシア等によって
形成された堰１３によって蒸発領域Ａと、蒸着材料供給
領域Ｂとに仕切られ、蒸発領域Ａより蒸発した蒸気１７
は、前記坩堝１０に対向して設けられた基板（図示せず
）上に付着し金属薄膜を形成する。この時Ｃｒの方が蒸
発が盛んであるため、前記溶湯１２は、蒸発にともない
Ｃｒ組成が減少してくる。また、前記溶湯１２の量も減
少してくる。そこで、組成及び前記溶湯１２の量を一定
に保つため前記溶ｌｌ１１２よりもＣｒ成分の多い供給
棒１４が供給装置（図示せず）によって前記供給領域Ｂ
に挿入される。

但し、この時供給棒１４は前記溶湯１２に接触すると熱
によって瞬間的に数ミＩＪ程度溶融し前記溶湯１２の湯
面から離れる。即ち、たとえば連続的に前記供給棒１４
を送り続けた場合、接触→溶融→分離を繰り返す。

この様な構成にすることによって次のような効果がある
。供給棒１４が供給される時に前記供給領域Ｂに持ち込
まれる酸化物等の異物１５は前記堰１３によって蒸発領
域Ａへの流入を阻止される。

これによって、前記異物１５が原因で引き起こされるス
プラッシュを無くすことができる。

またこの時の供給棒１４を伝わって逃げる熱と前記供給
棒１４の融解潜熱による熱の流れを矢印Ｃで示す。前記
堰１３が無い場合、前記電子銃１１によって加熱された
蒸発領域Ａの上層部が高温になっているためそこからの
熱伝導による損失が大きく、前記蒸発領域Ａｃ）／ｉｉ
度が、供給ｔＪｉ　１４を供給していない時に比べ急激
に低下するが、前記堰１３の熱伝導率が前記溶湯１２に
比べて小さいため熱抵抗となり前記蒸発領域Ａの急激な
温度低下が緩和される。

また、更に供給時には、前記堰１３が無い場合、Ｃｒの
リッチな溶湯が前記供給領域Ｂの上層部から急激に前記
蒸発領域Ａへと流れ込むが、前記堰１３によって前記急
激な流れ込みが防がれ、前記供給領域Ｂで溶融した溶湯
は図に点で示したように徐々に拡散しつつ連通部１６か
ら前記蒸発領域Ａへ供給される。このため、蒸発領域Ａ
での組成変動は無くなり均一な製膜が可能となる。ただ
し、連通部１６の萬さＧは、湯面までの高さＦの３／４
以下に設けないとＣｒの十分な拡散が期待できず前記蒸
発領域Ａでの組成変動が生じる。

第２図は、同実施例の蒸着材料の溶融開始時の状態を示
す概略構成図である。マグネシア等の高融点材料よりな
る坩堝１０に蒸着材料のインゴット１９をマグネシア等
の高融点材料よりなる堰１３に接触配置し、電子銃１１
より照射された電子ビーム１８によって前記インゴット
１９を加熱する。この時、前記堰１３は、前記インゴッ
ト１９を介して前記インゴットエ９に加えられた熱によ
って加熱される。なお、蒸着時の蒸着材料の供給は供給
棒１４にて行う。

この様な構成によって次のような効果がある。

堰１３としての効果は、上述と同じである。また、前記
堰１３の加熱は、前記インゴット１９の溶湯１２が前記
堰１３に接触した時にヒートショックによる割れを防止
する効果がある、即ち、前記堰１３は前記溶湯１２に接
触する前にある程度加熱昇温する必要がある。

第３図（ａ）（ｂ）は、本発明の他の実施例における薄
膜製造装置の概略図である。

第３図（ａ）は、蒸着材料のインゴット１９を溶かして
いる状態の概略図である。マグネシア等の高融点材料よ
りなる坩堝１０の中に、蒸着材料のインゴット１９を設
置し、前記インゴット１９を電子銃１１より照射された
電子ビーム１８によって加熱する。溶融した前記インゴ
ット１９の溶湯１２は、連通部１６を通って蒸着材料の
供給領域Ｂへと流入する。２０はマグネシア等の高融点
材料からなる堰で、内部にタングステンやタンタル等の
高融点材料によって構成されたヒータ２１を内蔵してい
る。前記ヒータ２１は、加熱制御装置２２によって制御
され、前記溶湯１２が前記堰２０に接触する前に、ある
程度前記堰２０を加熱昇温する。

第３図（ｂ）は、前記インゴット１９が全て溶融して、
蒸着を行っているところの概略図である。

前記坩堝１０は、前記蒸着材料の溶湯１２によって満た
され、前記蒸発領域Ａからは電子ビーム１８によって加
熱された金属が蒸発している。また、前記加熱制御装置
２２によって制御されたヒータ２１を内蔵した前記堰２
０によって、前記溶湯１２は前記蒸発領域Ａと供給領域
Ｂに仕切られ、供給領域Ｂには、供給制御装置２３によ
って制御された供給棒１４が供給される。

この様な構成にすることによって次の様な効果がある。

前記堰２０を前記内蔵ヒータ２１によって予め加熱する
ことによって、前記溶湯１２と、前記層２０とが接触す
るときのヒートショックを緩和し前記層２０が割れるの
を防ぐ。また、堰としての効果は、前述の実施例と同様
であり、更に蒸着時に、前記供給制御装置２３と同期し
て前記加熱制御装置２２によって前記内蔵ヒータ２１の
加熱制御を行うことによって、前記供給棒１４の供給時
に於ける温度変動を防ぐことができる。即ち、前記供給
棒１４の供給時には、矢印で示したように溶湯１２から
熱がうばわれるが、前記ヒータ２１から図に矢印で示し
たように熱を供給してやることによって前記蒸発領域Ａ
からの熱の逃げを防ぎ前記蒸発領域Ａの温度を一定に保
つ。これによって、膜厚が均一で、組成変動の無い金属
薄膜の製膜が可能となる。

発明の効果本発明によって、蒸着材料供給時に於ける蒸発領域への
異物の流入、蒸発領域の急激な組成、及び温度の変化を
無クシ、スブラシ、の発生を防ぎ、製膜された膜の組成
、及び膜厚の変動を無くし、均一で且つ完成度の高い薄
膜が製膜可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における薄膜製造装置の概略
構成図、第２図は同実施例における溶融開始時の状態を
示す概略構成図、第３図（ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明
の他の実施例における薄膜製造装置を示し、同図（ａ）
は溶融開始時の状態を示す概略構成図、同図（ｂ）は蒸
発を行っている状態を示す概略構成図、第４図は従来例
の薄膜製造装置の概略構成図である。１０・・・・坩堝、１１・・・・電子銃、１２・・・・
蒸着材料溶湯、１３．２０・・・・堰、１４・・・・供
給棒、１５・・・・異物、１６・・・・連通部、１７・
・・・蒸気、１８・・・・電子ビーム、１９・・・・蒸
着材料インゴット、２１・・・・ヒータ、２２・・・・
加熱制御装置、２３・・・・供給制御装置。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名＋０＝−可
　　　堝１ノー・・電５１業を＋２−−・扉着社粁の澹７職１３−・−１障−・　湛Ｋ　　欅＋５−　　冥　慴（浮１５！　胃）１６−・−１１部１７・−２気ノ８・・・電子ｅ−ムＡ−５発ＩＩＩ滅８・−ｍ絽ｆｌｉ区第１図１８−−一菫鴇打科インｊットｍ−−一　堰２１−　　ヒータ第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）蒸着材料を収容する坩堝と、坩堝内の蒸着材料を
加熱、溶融し蒸発させるための電子銃とを備え、前記坩
堝の前記電子銃によって電子線が照射される蒸発領域と
、蒸発によって減少した蒸着材料を蒸着中に供給する供
給領域の間に、前記蒸着材料の溶湯上層に於ける流れを
堰止めし下層において前記二領域間を連通せしめる堰を
有すること特徴とする薄膜製造装置。
（２）堰の連通部を、湯面高さの３／４以下に設けたこ
とを特徴とする請求項１記載の薄膜製造装置。
（３）堰の材料を、マグネシア、カルシア、アルミナ、
ジルコニア等の高融点のセラミックとしたことを特徴と
する請求項１又は２記載の薄膜製造装置。
（４）堰の材料を、蒸着材料よりも熱伝導率が低い材料
としたことを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜製造
装置。
（５）堰の加熱手段として前記堰と蒸着材料のインゴッ
トとを接触させ、前記インゴットを介して加熱するよう
に構成したことを特徴とする請求項１、２、３又は４記
載の薄膜製造装置。
（６）堰の加熱手段として前記堰の内部にヒーターを設
置したことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の
薄膜製造装置。
（７）堰に内臓したヒータによる加熱によって、蒸着材
料の溶湯と接触する前に堰を加熱するように構成したこ
とを特徴とする請求項６記載の薄膜製造装置。
（８）堰に内蔵したヒータによる加熱によって、蒸着材
料の供給による湯面の温度低下を防ぐように構成したこ
とを特徴とする請求項６記載の薄膜製造装置。