JPH03134159A - 真空蒸着源 - 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 本発明は真空蒸着源に関するものである。

従来の技術 真空蒸着装置において、基板の入れ換えや内部のメンテ
ナンスのために真空容器中に大気を導入する時、いわゆ
るリークする時、蒸着材料（よ　大気と接触することに
よって大気中の酸素や水分と反応あるいはそれらを吸着
してその表面に酸化物等を生成する。そのような蒸着材
料を再溶融すると、溶融した蒸着材料の表面に前記酸化
物が浮遊し　高品質の薄膜が形成できないという課題が
あつ九 この課題に対応するために従来（よ　例えば特開昭６３
−２７０４５７号公報に示されているように真空容器に
大気を導入する時、蒸着材料が大気に接触しないようへ
　蒸着材料を真空雰囲気に保持する手段が設けられてい
九 発明が解決しようとする課題 しかしなが収　上記従来の方法では蒸着材料の大気から
の汚染に対しては有効である力丈　次に示す第１０図に
おいて説明する課題に対して有効ではな（〜 第１０図（イ）において、蒸着が終了してるつぼに１に
収納された蒸着材料２が冷却されると蒸着材料２はるつ
ぼ内壁３に接触する部分から凝固を始める。蒸着材料２
が高融点金属等の場合には通常るつぼｌには焼結したセ
ラミックスが用いられる。焼結したセラミックスの表面
は凹凸４になっているので、蒸着材料２はその凹凸４に
入り込んだ状態で凝固することになる。蒸着材料２が温
度低下による収縮を始めると、るつぼｌの凹凸４に入り
込んだ蒸着材料２はるつぼ内壁３を引きはがしながら蒸
着材料２の中央部に引き寄せられてｉ１０図（ロ）のよ
うに蒸着材料２のるつぼｌと接触していた面にるつぼ材
料の破断片５が付着することになる。

また　仮にるつぼ１の表面が滑らかであっても蒸着材料
２とるつぼｌとの化学的な親和力等によってもこのよう
な剥離が発生することがある。蒸着のために再び蒸着材
料２を加熱溶融すると、セラミックスは金属の蒸着材料
よりも通常軽いので蒸着材料２の表面に第１０図（ハ）
のように前記破断片５が浮遊することになる。

そうすると実効的に蒸着材料２の蒸発面積が小さくなっ
て成膜速度が低下したり、あるいは電子ビーム蒸着の場
合に（友　破断片５に電子ビームが当り、破断片５が蒸
発して薄膜に不純物として入り込へ　薄膜の品質を劣化
させる等の大きな課題があっ九 そこで本発明は蒸着材料の表面に酸化物やるつぼの破断
片の浮遊があってもそれらを蒸着材料の表面から除去す
ることによって前記課題を解決し安定して高品質の薄膜
を形成可能な真空蒸着源を提供することを目的とするも
のである。

課題を解決するための手段 そして上記課題を解決するため請求項１記載の発明（友
　るつぼに収納された蒸着材料を加熱溶融する加熱手段
と、前記るつぼ中で溶融された蒸着材料の液面に接して
移動自在に設けられた液面走査部材と、その部材を前記
液面に接してるつぼの一端部から他端部へ走査する走査
手段とから真空蒸着源を構成するものである。

請求項２記載の発明はるつぼに収納された蒸着材料を加
熱溶融する加熱手段と、前記るつぼ内で加熱溶融された
蒸着材料の容積をそのるつぼ内容積よりも大としてその
るつぼの上端面よりも盛上がった前記蒸着材料の液面に
接して移動自在に設けられた液面走査部材と、その部材
を前記液面に接してるつぼの一端部から他端部へ走査す
る走査手段とから真空蒸着源を構成するものである。

請求項５記載の発明は　るつぼに収納された蒸着材料に
電子ビームを走査しつつ照射して加熱溶融する電子ビー
ム加熱手段であって、電子ビームの走査速度を制御する
走査速度制御手段あるいは電子ビームパワーを制御する
パワー制御手段のうちの少なくともいづれか一方を有す
る電子ビーム加熱手段と、前記るつぼ中で溶融された蒸
着材料の液面に接して移動自在に設けられた液面走査部
材とその部材を前記液面に接してるつぼの一端部から他
端部へ走査する走査手段と、前記走査部材の前記液面上
での位置を検出する位置検出手段と、その位置検出手段
からの信号に基づいて前記電子ビーム加熱手段を制御す
る電子ビーム制御手段であって、前記走査速度制御手段
を制御して電子ビームが前記液面走査部材上を走査する
速度を蒸着材料の液面を走査する速度よりも速（するか
あるいζよ　前記パワー制御手段を制御して前記液面走
査部材に照射される電子ビームパワーを蒸着材料の液面
を照射するパワーよりも小さくするかの少なくともいづ
れか一方を行う電子ビーム制御手段とから真空蒸着源を
構成するものである。

請求項６記載の発明（よ　加熱手段と、前記るつぼ中で
溶融された蒸着材料の液面に接して移動自在な複数の液
面走査部材と、前記液面走査部材で前記液面を走査する
領域と走査しない領域の境界部へ少なくとも１個の液面
走査部材を前記液面に接触待機せしめる待機手段と、前
記１個の液面走査部材が待機状態にあるときに他の液面
走査部材を前記液面に接して前記液面の所要位置からる
つぼの端部へ走査する走査手段とから真空蒸着源を構成
するものである。

作用 請求項１記載の発明（友　上記構成により、蒸着材料液
面上の浮遊物をるつぼの端部へ集めることができるので
、るつぼ中央部の前記液面は浮遊物のほとんど無い状態
とすることができる。したがって、安定して高品質の薄
膜を形成することができ　る。

請求項２記載の発明（上　上記構成により、蒸着材料液
面上の浮遊物をるつぼ外へ排出することができるので、
るつぼ中央部の前記液面は浮遊物のほとんど無い状態と
することができる。したがって、前記２同様　安定して
高品質の薄膜を形成することができる。

請求項５記載の発明ζよ　上記構成により、蒸着材料加
熱手段に電子ビーム加熱手段を用いた場合においても液
面走査部材に照射される電子ビームパワーを下げること
により液面走査部材の電子ビーム照射による損傷を防止
することができるので、前記と同様に液面上の浮遊物を
一端部から他端部へ集めることができるので安定して高
品質の薄膜を形成することができる。

請求項６記載の発明（よ　上記構成により、液面走査部
材が走査しない領域から走査が行われた後の領域へ浮遊
物が流れ込むことがないので、例えば走査しない領域に
蒸着材料を補給する場合においても補給材料表面に付着
している不純物や酸化被膜等による浮遊物が発生しても
何ら薄膜形成の安定性や薄膜品質に影響を与えることは
な（一実施例 以下本発明の実施例を図面に従って説明する。

第１図〜第４図ζよ　本発明の第１の実施例における真
空蒸着源の構成図である。第１図において１１はセラミ
ックスで形成されたるっｒ、：ｔ　　１２は蒸着材料で
図示しない公知の例えばヒーターや誘導加熱等で溶融さ
れる。　１３はセラミックス等の耐熱材で形成された棒
状の走査部材て　前記溶融した蒸着材料１２の液面１４
に大径部１５が接して浮くとともにその両端の小径部１
６、１７は走査アーム１８、１９の切欠部２０．２１に
係合している。

前記走査アーム１８、１９はそれぞれチェーンホイール
２２．２３及び２４、２５（但し　２５は図示せず）に
掛は渡されたチェーン２６、２７に固定されていモ２８
、２９はそれぞれシャフトで、前記チェーンホイール２
２、２４及び２３．２５に固定されるとともに回転自在
に支持していも　そのシャフト２８の端部３０は図示し
ない公知のモータ等により回転駆動されて、前記チェー
ン２６．２７を介して前記走査アーム１８、１９を矢印
ＡあるいはＢ方向へ駆動すも 次に動作について説明する。

蒸着材料１２を加熱溶融した隊　その液面１４に前記酸
化物やるつぼ１１の破断片等からなる浮遊物３１が発生
した場合、その浮遊物３１は次のように除去されも　前
記シャフト２８を反時計（ＣＣＷ）方向に駆動してチェ
ーン２６．２７、走査アーム１８、１９を介して走査部
材１３をるつぼ１１の右端部から矢印Ａ方向に２点鎖線
で示す左端部まで走査させる。そうすると前記液面１４
に接している大径部１５は浮遊物３１をるつぼ１１の左
端部に集取　液面１４の中央部を浮遊物のほとんどない
清浄な状態にすることができも　したがって、安定して
高品質の薄膜を形成することができる。

第１図の例Ｃ友　　走査部材１３が自重に相当する浮力
で液面１４に接しているだけであるから大径部１５の液
面１４からの沈み量は少な（ｔ　前記沈み量が少なくて
浮遊物３１の量が多い場合、走査部材１３が浮遊物を乗
り越えるようなことが生じるときには第２図に示すよう
に走査部材１３の小径部１６、１７に当接して液面１４
に押圧し　前記大径部１５の沈み量を増加せしめる抑圧
部材３２、３３を設けてもよ（〜 また　走査時に走査部材１３が液面１４あるいは浮遊物
３１の抵抗によって回転し　浮遊物３１が走査部材１３
の大径部１５の表面に付着して走査後の液面に戻るよう
なことが生じる場合は第３図に示すように小径部１６、
１７を矩形軸とし回転しないようにしてもよ（℃ また　走査時に大径部１５とるつぼ１１の内壁３４のス
キマを通って微細な浮遊物が走査後の液面へ戻るような
ことが生じる場合は第４図（イ）、（ロ）に示すように
走査部材３５を中央部の斜面３６の両側に軸部３７を有
する中心部材３８と、前記軸部３７に遊嵌する可動部材
３９とから構成してもよ（Ｘｏ　　このような構成にす
ると可動部材３９に作用する浮力Ｃは斜面３６への抗力
りと可動部材３９をるつぼｌｌの内壁３４へ押し付ける
力Ｅに分力される。したがって、可動部材３９はるつぼ
内壁３４に密着することによって浮遊物が走査後の液面
へ戻ることを防止することができる。

次に液面上の浮遊物を容易にるつぼ外へ排出することが
できる本発明の第２の実施例における真空蒸着源を第５
図において第１図と同一構成要素は同一番号を用いて説
明すも 第５図において（よ　るつぼ’１１内で加熱溶融された
蒸着材料２２の容積を、るつぼ１１の内容積よりも犬と
して、液面１４をるつぼ１１の上端面１１−１よりも表
面張力により盛上がらせている。

走査部材１３はるっぽ１１の右端部Ｒ位置から同左端部
Ｓ位置へ第１図と同様に走査されて浮遊物３１はるつぼ
１１の左端部から矢印Ｔのように排出される。この構成
において、液面１４の盛上がり高さと走査部材１３の沈
み深さがほぼ等しくなるようにしておくと、すなわち走
査部材１３と前記るつぼの上端面１１−１が略々接する
ようにしておくと浮遊物３１が走査部材１３と前記上端
面１　＋−１のスキマを通って走査後の液面に戻ること
はない。そのようにするには走査部材１３の重量を所要
の値にする力＼　あるいは所要のおもりを走査部材に付
加する力＼　あるいは第２図のような抑圧部材３２（３
３）を設ければよいので容易に実施することができる。

この構成ｃＬ　　走査時以外は走査部材１３が液面１４
上にないこと、また液面１４上に走査により集められた
浮遊物３１をためておく必要がないので第１図の構成よ
りも蒸発に寄与する液面を広く利用することができる。

次に加熱源に電子ビームを用いる場合に有用な本発明の
第３の実施例における真空蒸着源を第６図において第１
図と同一構成要素は同一番号を用いて説明すも ４４は例えば公知のピアス型電子銃であり電子ビームを
液面１４に直線状に照射する機能を有していも　４６は
公知の電子ビームパワー制御同区４７は公知の電子ビー
ム偏向制御回路であ４４８は公知のロータリエンコーダ
、あるいはポテンショメータ等で構成された位置検出器
で軸２８の端部に固定され　走査アーム１８、１９すな
わち走査部材１３の液面１４上での位置を検出する。

４９は前記位置検出器４８からの走査部材１３の位置信
号５０に基づき電子ビーム４５が走査部材１３に照射さ
れる時、走査部材１３が損傷しないように電子ビーム４
５のパワーを下げるように前記電子ビームパワー制御回
路４６を指令する力＼あるいは走査部材１３上を走査す
る速度を上げて実質的に走査部材１３に照射される電子
ビームパワーを下げるように前記偏向制御回路４７を指
令するかの少なくともいずれか一方を行うかあるいは両
方の操作が必要であれば両方行う。いずれか一方で十分
に走査部材１３の損傷を防止できるならばいずれか一方
でよ（〜　いずれか一方でよい場合はパワー制御回路４
６か偏向制御回路２７のうちいずれか一方のみ設ければ
よ（− いずれの場合においても単位時間当りに蒸着材料１２に
投入されるパワーが同一となるようにすれば単位時間当
りに蒸発する量に変化はない。例えば　走査部材１３に
照射される電子ビームのパワーを下げて小さくする場合
は　蒸着材料を照射するとき少しパワーを上げるように
すればよ（−次にるつぼ中に蒸着材料を供給しながら長
時間にわたって連続して蒸着する場合に有用な本発明の
第４の実施例における真空蒸着源を第７＠　第８皿　第
９図を用いて第１図と同一構成要素は同一番号を用いて
説明する。

第１図では走査アーム１８、１９からなる走査系が１系
列であったのに対し　第７図の構成は２系列から成って
いる。また　第７図はるつぼ１１の向こう（１１１１第
１図でいえば走査アー４　１９側のみを示し　手前側す
なわち走査アーム１８側は省略しである。

まず第１の系列は　チェーンホイール５２、５３に掛は
渡されたチェーン５４に等ピッチで取付けられた４本の
走査アーム５５−１、５５−２．５５−３、５５−４と
、軸２８とチェーンホイール５２を選択的に機械的に接
続して動力を伝達する例えば公知の電磁クラッチ５６か
ら成る。なお軸２８は常時ＣＣＷ方向く　図示しないが
公知のモータ等によって回転駆動されている。

第２系列は同様にチェーンホイール６２、６３、チェー
ン６４、４本の走査アーム６５−１、６５２．６５−３
．６５−４、軸２８とチェーンホイール６２を選択的に
接続する電磁クラッチ６６から成る。電磁クラッチ５６
．６６は図示しないコントローラによりＯＮ、ＯＦＦ制
御される。７０は複数の走査部材１３−ＩＳ　１３−２
、１３−３、１３−４・・・・を積み重ねて収納するホ
ッパーである。７１は例えば棒状の蒸着材の供給材料で
、矢印Ｆ方向に図示しないが例えば公知のローラ等には
さまれて駆動され　溶融された蒸着材料１２に接するこ
とによって融けて補給が行われる。７２は使用済の走査
部材を回収する容器である。

次に第７図〜第９図を用いて動作を説明する。

ホッパー７０から自重で降りてきた最も下側の走査部材
１３−１の小径部１３−１−１は前記走査部材５５−１
の切欠部２０に係合す４ 次に図示しないが電磁クラッチ５６、６６が共にＯＮし
てＣＣＷ方向に回転している軸２８とチェーンホイール
５２．６２が接続され　走査アーム５５−１，５５−２
．５５−３．５５−４．６５−１、６５−２、６５−３
、６５−４が駆動され走査アーム５５−１がＨ位置から
Ｊ位置へ　６５−１がＧ位置からＨ位置へ移動する。こ
の時走査アーム５５−１に係合する走査部材１３−１も
Ｊ位置へ移動する。すなわ叙　第８図の状態のように送
られる。第８図の状態になった時には次の走査部材１３
−２が走査アーム６５−１に前記同様に係合することに
なる。

次に電磁クラッチ５６は引続きＯＮさし６６はＯＦＦし
て走査アーム６５−１はＨ位置に停止する。走査アーム
５５−１は走査部材１３−１に液面１４を走査させて第
９図に示すに位置に達すると同時＋Ｑ　　走査アーム５
５−２はＧ位置に達する。そして順次液面１４の汚れに
応じて同様な動作を次々に行うことができる。この動作
において、例えば走査部材１３−１が液面１４を走査時
には次の走査部材１３−２がＨ位置で液面と接触状態で
待機しているので、例えば供給材料７１の表面に付着し
たダストや表面酸化層を原因とする浮遊物がＨ位置より
も右方の液面１４−１に発生してもＨ位置よりも左方す
なわち走査が行われた後の液面中央部１４−２に移行す
ることはな（も　したがって、本構成では供給材料から
浮遊物が発生するようなことがあっても液面１４の中央
部１４−２を常に清浄な状態にすることができる。した
がって、安定して高品質の薄膜を形成することができる
。

また　第２＠　第３＠　第４皿　あるいは第５図の構造
を第６図や第７図の構成に組合せ、また第６図と第７図
を組合せるなど、種々な組み合せももちろん可能であも 発明の効果 以且　述べたように本発明によれば溶融された蒸着材料
の液面に接して移動自在に設けた液面走査部材を液面に
接してるつぼの一端部から他端部へ走査させることによ
り、液面上の浮遊物をるつぼの端部へ集めること、ある
いはるつぼ外へ排出することができる。また　蒸着材料
加熱手段に電子ビーム加熱手段を用いた場合においても
液面走査部材に照射される電子ビームパワーを下げるこ
とにより、液面走査部材の電子ビーム照射による損傷を
防止することができるのて　前記と同様に液面上の浮遊
物を一端部から他端部へ集めることができる。そして、
液面走査部材を複数にすることにより、液面走査部材が
走査しない領域から走査が行われた後の領域へ　例えＥ
　　蒸着材料の補給に伴って発生した浮遊物が流れ込ま
ないようにすることができる。

その結巣　溶融された蒸着材料の液面上に浮遊物がほと
んど無い状態にすることができるので、組成的にも品質
的にも極めて安定した信頼性の高い薄膜を作成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における蒸着源を斜視図
で示す概略構成医　第２諷　第３＠　第４図は第１の実
施例のその他の実施例の走査部材の説明は　第５図は本
発明の第２の実施例の真空蒸着源の要部断面は　第６図
は本発明の第３の実施例における蒸着源を斜視図で示す
概略構成皿第７図は本発明の第４の実施例における蒸着
源を部分縦断面図で示す概略構成は　第８皿　第９図は
第７図の動作説明は　第１Ｏ図は従来例の説明図である
。 １１・・・るつＥ１２・・・蒸着材料、　１３．・・・
走査部材、　１８、１９・・・走査アーｋ　　２６、２
７・・・チェーン、　３１・・・浮遊１丸

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）るつぼに収納された蒸着材料を加熱溶融する加熱
   手段と、前記るつぼ中で溶融された蒸着材料の液面に接
   して移動自在に設けられた液面走査部材と、その部材を
   前記液面に接して、るつぼの一端部から他端部へ走査す
   る走査手段とを具備した真空蒸着源。
2. （２）るつぼに収納された蒸着材料を加熱溶融する加熱
   手段と、前記るつぼ内で加熱溶融された蒸着材料の容積
   をそのるつぼ内容積よりも大としてそのるつぼの上端面
   よりも盛上がった前記蒸着材料の液面に接して移動自在
   に設けられた液面走査部材と、その部材を前記液面に接
   してるつぼの一端部から他端部へ走査する走査手段とを
   具備した真空蒸着源。
3. （３）液面走査部材を、溶融された蒸着材料から浮力を
   受ける第１の部材を前記浮力の作用方向と前記るつぼの
   内壁へ向かう方向とに移動自在に支持する第２の部材と
   、第１の部材あるいは第２の部材あるいは両方に設けら
   れた、前記第１の部材に作用する浮力を第１の部材がる
   つぼ内壁へ向かう力に変換する変換手段とから構成した
   ことを特徴とする請求項１記載の真空蒸着源。
4. （４）変換手段を斜面により構成してなる請求項３記載
   の真空蒸着源。
5. （５）るつぼに収納された蒸着材料に電子ビームを走査
   しつつ照射して加熱溶融する電子ビーム加熱手段であっ
   て、電子ビームの走査速度を制御する走査速度制御手段
   あるいは電子ビームパワーを制御するパワー制御手段の
   うちの少なくともいづれか一方を有する電子ビーム加熱
   手段と、前記るつぼ中で溶融された蒸着材料の液面に接
   して移動自在に設けられた液面走査部材とその部材を前
   記液面に接してるつぼの一端部から他端部へ走査する走
   査手段と、前記走査部材の前記液面上での位置を検出す
   る位置検出手段と、その位置検出手段からの信号に基づ
   いて前記電子ビーム加熱手段を制御する電子ビーム制御
   手段であって、前記走査速度制御手段を制御して電子ビ
   ームが前記液面走査部材上を走査する速度を蒸着材料の
   液面を走査する速度よりも速くするかあるいは、前記パ
   ワー制御手段を制御して前記液面走査部材に照射される
   電子ビームパワーを蒸着材料の液面を照射するパワーよ
   りも小さくするかの少なくともいずれか一方を行う電子
   ビーム制御手段とから成る真空蒸着源。
6. （６）加熱手段と、前記るつぼ中で溶融された蒸着材料
   の液面に接して移動自在な複数の液面走査部材と、前記
   液面走査部材で前記液面を走査する領域と走査しない領
   域の境界部へ少なくとも１個の液面走査部材を前記液面
   に接触待機せしめる待機手段と、前記１個の液面走査部
   材が待機状態にあるときに他の液面走査部材を前記液面
   に接して前記液面の所要位置からるつぼの端部へ走査す
   る走査手段とを具備した真空蒸着源。
7. （７）液面走査部材をるつぼの液面に接触待機せしめた
   後の待機手段を前記液面走査部材を走査せしめる走査手
   段となし、走査が終了した走査手段を前記待機手段とな
   し、順次１つの動作を終了するごとに、待機手段と走査
   手段をいれかえることを特徴とする請求項６記載の真空
   蒸着源。