JPH03170662A - 蒸着装置および蒸着方法 - 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（よ　蒸着材料を、溶融して蒸気を発生レ基板に
付着させて薄膜を形或する蒸着装置並びに蒸着方法に関
するものであも 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５
図に示したように　塊状の被蒸発物を蒸発るつぼ１内に
設置し電子銃２より照射される電子ビーム３によって加
無　溶融して溶湯５となし蒸気４を発生させ基板（図示
せず）上へ付着させ金属薄膜を形威させも　この時、蒸
発るつぼ１内の溶湯５は時間と共に減少し　また　使用
する合金の組戊によっては飽和蒸気圧が異なるので溶湯
組戒も時間と共に変化すも　たとえば　溶湯５を構或し
ている材料をａ，　　ｂとし　それぞれの飽和蒸気圧を
Ｐａ，ＰｂとしＰａ＞Ｐｂである１４ａの方が蒸発速度
が速いため溶湯５内のａ或分が減少してくん このた△　組戒を一定に保つに！上　材料ａの戊分の多
い蒸着材料供給棒６　（以後供給棒と呼ぶ）、もしくは
蒸着材料粒（図示せず）を溶湯５に供給していも 発明が解決しようとする課題 供給棒６からの供給が行なわれると供給棒６の表面の酸
化膜や異物も共に溶湯５内に入り、浮遊物７となって溶
湯５の表面に漂う。この浮遊物７は高融点であるため電
子ビームによって直接加熱されても容易に溶け哄　沸騰
の核となって溶湯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
残存し重大な蒸着欠陥となん また供給棒６を溶＠５に挿入すると供給ｓ６への熱伝導
と、供給棒６の融解潜熱のた△　図に示した矢印Ｂに沿
って熱が流出し溶湯５の温度が低下すも　溶湯５の温度
が低下すると、蒸発速度が低下し基板上に形或される金
属膜の膜厚が薄くなも 第６図に示すの！友　第５図の従来例における蒸着装置
でα　蒸気組成の時間的変化である。破線の特性（上　
第５図に示すよう番へ　供給棒６を直接に溶湯５に供給
した場合であり、実線は材料を全く供給しない場合であ
も 実線の特性から分かる通り、材料を全く供給しない場合
１ｔｃｒの蒸発速度が早いたべ　時間的経過でみると蒸
気組戊申のＣｒの含有率は低下すも また　材料を供給した場合でＬ　従来で（よ　破線の特
性に示されるように　蒸気組成の変動は脈動の激しいも
のであった この理由（よ　以下の通りである。先ず第１に供給棒６
による材料供給時に｛友　第５図に矢印Ａで示したよう
に急激に蒸発領域に　供給棒６から材料ａの戒分の多い
溶湯が溶湯５の上層部に流入すも　したがって蒸気４の
組戊（友　材料ａの戒分が多くなる方向に急激に変動す
るのである。第２に｛よ　供給棒６は湯面と接触すると
その先端１友供給棒６の送り速度よりも速い速度で溶融
して湯面と離れ　そして再び供給棒６の溶湯５への送り
によって溶湯５へ接触することを繰り返すことになり、
結果的に間欠的な材料供給となり図に示したような脈動
的な組成変動が生じのであるバ　更に詳し＜（友　　供
給棒６が溶湯５と接触している間（友　クロムリッチな
材料が供給されるため溶湯組成はクロム濃度が増加し　
その結果蒸気組戊もクロム或分が増加すも　しかし　供
給棒６が溶湯から離れると溶湯内のクロム濃度が減少す
るため蒸気のクロム組成も減少する。この時クロム組成
の減少は材料供給無しの場合と同じ割合で減少するので
あも 以上の様に　従来例でζよ　金属薄膜の均質性などが大
幅に損なわれるという課題を有していた本発明はかかる
点に鑑へ　均一で完或度の高い金属薄膜が得られる蒸着
装置並びに蒸着方法を提供することを目的とすａ 課題を解決するための手段 上記課題を解決するための手段は　蒸着材料導入管（以
降導入管と呼ぶ）を、蒸発るつぼの溶湯内に挿入し　導
入管を通して、蒸着材料を蒸発るつぼ内に供給する様に
なすことである。

また　蒸着時に（よ　導入管の挿入深さを制御すること
であも 作用 そして、上記手段の作用（上　次の通りである。

導入管を通して蒸着材料を供給することによって、供給
棒６の挿入時に於ける異物等は　導入管内に隔離され　
また供給棒から溶融して溶湯中に補給される材料（よ　
溶湯表面下の適度な深さに挿入された導入管から溶湯中
に供給されるたム　従来例における蒸発領域への局所的
で急激な流入は生ぜ哄　良好な蒸着が可能となａ 更に　導入管深さを変えることによって供給棒組戊の蒸
発領域への流入量を制御することが可能となり、膜品質
は一層向上すも また　導入管を介して蒸着材料を予餓　あるいは溶融し
た状態で供給することによって、供給に伴う溶湯の温度
変動を低減でき、更に安定した蒸着が可能となる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明すも 第ｌ図は磁気記録媒体を製膜する本発明の一実施例を示
すものであも　マグネシアで形或された蒸発るつぼ１０
の中に　電子銃１１によって加級溶融された蒸着材料（
Ｃｏ−Ｃｒ合金致　Ｃｏの蒸気圧＜Ｃｒの蒸気圧である
）の溶湯ｌ２が入っていも　そして本実施例で｛上　溶
湯の表面以下に挿入された導入管ｌ３を通して、溶湯ｌ
２よりもＣｒ或分の多い供給棒１４を溶湯ｌ２に供給す
んこの様な構或にすることによって次のような効果が得
られも　供給棒ｌ４が供給される時に持ち込まれる酸化
物等の異物１５（；ｔ．．　　従来例で述べたと同様に
溶湯金属よりも軽いため溶湯ｌ２の湯面上を漂う力交　
この異物１５は導入管１３によって供給棒ｌ４が供給さ
れる湯面すなわち異物の浮遊する湯面と、蒸着にかかわ
る一蒸発領域の湯面とは隔離され蒸発領域へ流入するこ
とがな（ち　これによって、異物ｌ５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も また　供給棒ｌ４より溶け出したＣｒリッチな溶湯４１
　　導入管ｌ３が蒸着るつぼ１０内の溶湯ｌ２の表面下
の適当な深さに挿入されているの弘溶湯１２の底部から
拡散しなから溶湯ｌ２の表面へ緩やかに供給されも　こ
れにより、材料供給に伴う蒸着膜組成の変動が緩やかに
なん 第４図（ａ）に　本実施例における蒸気組成の時間的変
化を実線で示も　比較のために破線で示した従来例のも
のに比べて安定性は大幅に向上していも 第２図は本発明の他の実施例を示すものであもヒーター
２　０　ｊ；Ｌ　　導入管１３あるいは供給棒１４の加
熱手段であり、これにより導入管ｌ３、材料棒１４を、
十分に予熱゜した眞　移送手段であるローラーｌ８、　
１９によって溶湯ｌ２に挿入するものであも　溶湯ｌ２
内に導入管ｌ３を移送手段ｌ９により挿入した檄　供給
棒１４がローラｌ８によって溶湯１２に供給されも 本実施例の構戊ζ上　この様に　加熱手段２０を具備す
るものである力丈　加熱手段２０を動作させない場合と
動作させる場合の２つの形態での動作が可能であり、い
ずれの場合においても従来の問題を解決できるものであ
も ま哄　加熱手段を動作させない形態についての説明を行
なう。

回転ローラｌ８、　１９の駆動回転制御等を行なう図示
しないコントローラによって、導入管ｌ３の挿入深さの
制御を行った場合の組戒変動を第４図（ｂ）に破線で示
ｔ。Ｄ，　　Ｅ，　　Ｆの符号が付された曲線（主　導
入管の溶湯液面下への挿入深さの時間経過を示すもので
あも　Ｄは　供給棒１４と溶湯が接触した時点であも　
この啄　導入管１３内のクロム濃度は蒸発領域よりも濃
（〜　このたべ導入管１３を溶湯１２に深く挿入し蒸発
領域への流入をより緩やかに抑えも　時間と共に導入管
１３内のクロム濃度が減少してくるの玄　Ｅの時点まで
は導入管１３を徐々に引き上げｆ，　　Ｅの時点では導
入管ｌ３内の組戊と、蒸発領域における組成とはほぼ等
しくなっていも　この肌　蒸気のクロム組成がＥ点に於
で若干増加するように導入管ｌ３の引き上げ速度を制御
し九　これ１上ＥからＦで導入管１３を再び深く挿入す
る隊　蒸気のクロム組成（上　材料供給を行わない場合
と同じ割合で減少するた△　次に供給棒が溶湯と接触す
る時点であるＦにおいてＤ点と同一組成にするためであ
も　以上のＤからＦまでの動作を繰り返すことによって
蒸気の組成をほぼ一定に保つことができも 本実施例で（上　第４図（ａ）に示した実施例に比べて
安定性は更に向上していも 次に　加熱手段を用いた形態について、第３図と共に説
明を行なう。ヒータ２０によって、供給棒１４を導入管
ｌ３内で予熱あるいは溶融して供給すん　この場合、材
料供給時に於ける供給棒１４からの熱損失と供給棒１４
の融解潜熱による溶湯温度の低下を緩和できも　特に　
導入管１３内で供給棒を溶融して供給する場合に《友　
材料を断続的な供給ではなく連続的に供給するが可能と
なり溶湯温度ならびに溶湯組戊の変動を更に低減でき、
それにともなう蒸発レートの変動も低減できる瓶　優れ
た効果が得られる。

第４図（ｂ）に　加熱手段を用いた材料の溶融供給にお
ける蒸気組成の時間的変化を実線で示す。

最も優れた安定性が得られていも また　第１および第２の実施例において、蒸発蒸気の組
慮　蒸発速度、溶湯面の高よ　導入管内の溶湯の組戊の
何れか１つ以上の項目についての変化に基づき導入管１
３の挿入深さを制御することで、より一層完或度の高い
膜形戒が可能であんな抵　導入管の溶湯への挿入に先立
板　ヒーター２０を用いて導入管を予熱することにより
、溶湯へ導入管を挿入した時に導入管に加わる熱衝撃を
緩和する事ができ、導入管の長寿命化を図ることができ
る戟　この導入管の予熱は　導入管を溶湯近傍に保持し
て溶湯からの輻射熱によって行なうことも可能である。

発明の効果 以上　詳細に説明した通り、本発明によって、蒸着材料
供給時に於ける電子ビーム照射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くし　スプラシ
ュの発生を防ぎ、製膜された膜の組砥　及び膜厚の変動
を無くし　均一で且つ完或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〜第３図は本発明の実施例の概略払　第４図は本
発明の特性阻　第５図は従来例の概略＆第６図法　従来
例における特性図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）蒸発るつぼと、前記蒸発るつぼ内に保持される溶
   湯の表面以下にまで挿入可能な蒸着材料導入管とを具備
   した蒸着装置。
2. （２）蒸発るつぼと、蒸着材料導入管と、前記蒸着材料
   導入管を前記蒸発るつぼ内に保持される溶湯に対して移
   送する移送手段と、前記材料導入管内を通して蒸発材料
   をるつぼ内の溶湯に移送する蒸着材料の移送手段とを具
   備した蒸着装置。
3. （３）材料導入管を加熱する加熱手段を具備した請求項
   ２記載の蒸着装置。
4. （４）請求項３記載の装置を用い、蒸着材料を導入管内
   において加熱手段により加熱もしくは溶融してからるつ
   ぼ内に供給する事を特徴とする蒸着方法。
5. （５）請求項２または３記載の装置を用い、蒸着時には
   、少なくとも、るつぼから蒸発する蒸気の組成、蒸発速
   度、るつぼ内の溶湯の湯面の高さ、導入管内の蒸着材料
   の組成のいずれか１つ以上の項目についての変化に対応
   して、導入管の挿入深さを変化させる蒸着方法。