JPS5896868A - 反応蒸着装置 - Google Patents

反応蒸着装置

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JPS5896868A
JPS5896868A JP56194059A JP19405981A JPS5896868A JP S5896868 A JPS5896868 A JP S5896868A JP 56194059 A JP56194059 A JP 56194059A JP 19405981 A JP19405981 A JP 19405981A JP S5896868 A JPS5896868 A JP S5896868A
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gas
nozzle
flow
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vapor deposition
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JP56194059A
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Kidai Nochi
能智 紀台
Masatoshi Takao
高尾 正敏
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021Reactive sputtering or evaporation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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  • Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
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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】 本発明は、蒸発源から飛来してくる蒸発気流〒を外部か
ら導入したガスと反応させて基板上に反応生成膜を形成
するのに用いる反応蒸着装置に関し、簡単な構造にして
上記反応生成膜の厚み方向における組成分布の制御を容
易に行えるようにすることを目的とする。
真空蒸着による薄膜形成技術は、薄膜の有する電気的特
性、磁気的特性9機械的特性等を応用する上で重要な技
術である。とりわけ反応蒸着即ち、蒸発源から飛来して
くる蒸発分子をノズルから噴出される特定のガスと反応
させることにより基板上に反応生成膜を積層させる反応
蒸着は、酸化物。
窒化物、炭化物等の先に記した所望の特性を有した薄膜
を形成する上で有幼な技術である。
ここで反応蒸着による真空蒸着の概要及び問題点を図を
用いて説明する。
第1図は、拡散ポンプ、油回転ポンプ等から構成される
真空排気系1、酸素ガス、窒素ガス、メタンガス等のガ
スを収納しているガスボンベ2、真空排気系1により、
所定の真空度に排気させた後、ガスボンベ2と連結させ
る事により所定のガスが導入される真空容器3、真空容
器3中に構成され、ガスボンベ2からのガスと反応する
蒸発分子を生成するだめの蒸発源4からなる反応蒸発装
置を示す。なお、図中の6は、ガスボンベ2と真空容器
3とを連結させるために配され銅、ステンレス等からな
る中空のパイプで構成された配管6の一部に配置された
ニードルパルプで、真空容器3中へのガスボンベ2から
のガス量を制御するた3 めに設置されたものである。7は蒸発源4がら飛来して
くる蒸発分子とガスボンベ2がら導入されたガスとが反
応した時に生じる反応生成膜を積層させるために配され
た基板を示している。基板7が長尺の基板で、基板7上
に連続的に前記反応生成膜を積層させる場合には、既に
積層された部分の基板は、図中の矢印の方向21に巻取
られるものである、又同図中の14は基板7の近傍に配
された配管6に接続されたノズルである。ガスボンベ2
中のガスは、ノズル14により基板7めがけて噴出され
るものである。
第2図は、ノズル14.蒸発源4.基板7の部分を拡大
して示したものである。
なお第1図及び第2図中の16は、!蒸発源4にしこま
れた被溶解物を示すものであり、被溶解物16に電子ビ
ーム法、抵抗加熱法、誘導加熱法等の手段によって熱エ
ネルギーを加えて、被溶解物16を溶解させ蒸発させる
ものである。
又、第2図中の16は蒸発マスクを示すものであり、基
板7が矢印の方向21に走行して巻き取ら18問昭58
−96868(2) れる場合、マスク16の位置に到達すると基板7上には
、膜は積層されなくなるものである。
続いてノズル14の先端17から噴出されるガスについ
て説明を行なう。
い壕ノズル14内でのガス圧が低真空であるときのガス
の平均自由行程を2.ノズル14の内径をdl  とす
るとλ〈〈dl  の関係が成り立ち、ガス分子はノズ
ル14内でガス分子どうしの衝突をたえず起しながらノ
ズル14の先端17 (穴径力d2であるとすると、も
ちろんd2〈dlの関係がある。)から噴出された直後
もガス分子 どうしの衝突を行なっているため、ガス分子はノズルの
延長線方向22のみを指向するものではなく、その延長
線方向22と角度φをなす方向に噴出されるガス量と、
延長線方向22に噴出されるガス量との比はcosφに
比例した分布つまり余弦法則に従った分布をなすもので
あり、φ=0以外の角度にも噴出されるものが多く存在
している。
更に、蒸発源4から飛来してイる蒸発分子数も又基板7
上に於いて一様ではない分布をし、余弦6 ・ 法則に従った因子を含む分布をしている。
従って、上記に説明したノズルと蒸発源を用いて、基板
γ上に反応生成膜を積層させると、その薄膜中の反応度
は一様でない。
次に第3図において線(a)は、最近短波長再生が可能
である磁気記録媒体として注目されている酸化鉄磁性薄
膜を、第1図、第2図に示したノズル14から酸素ガス
を噴出させ蒸発源中の被溶解物として鉄を用いて、ポリ
イミドからなり矢印の方向21に走行している長尺の基
板7土に約3000〔八〕の厚さに積層させ薄膜を形成
した場合の薄膜の厚み方向における反応度(同図中では
酸化度0/Feで反応度を示している。)がどのような
プロフィールをしているかをオージェ電子分光分析結果
を基にして概略的に示す。
同図かられかるように反応度(酸化度07Fe)は、櫃
ね2つの部分に大別される。即ち、薄膜の表面t0から
厚みがtl までの比較的反応度の高い表層部(同図で
は領域Aとして示す。)と、厚みがt から基板との界
面部t2までで、表層部よりも反応度が低いが概ねある
一定値の反応度を示す内層部(同図では領域Bとして示
す。)から成り立っている。
一般に酸化鉄磁性薄膜の磁気特性例えば抗磁力。
飽和磁束密度は、酸化度07F e と密接な関係があ
り、本発明者の検討結果によれば第3図中に示した酸化
度0/Feは概ね2付近が最適である事を見い出してお
り、酸化度○/Fθが概ね6以上になると強磁性を示さ
ないα−F @ 203薄膜になっている。
一方、上記酸化鉄磁性薄膜の信頼性向上の一つとして自
然環境下で腐食を促進させないために、厚みの薄い緻密
なα−Fe203薄膜部を構成させることは良く知られ
ている。
先に説明した装置を用いて形成した薄膜のプロフィール
では(第3図中の線体)で示す。)、内層部が望ましい
磁気特性を有するものとして最適な酸化度0/F eを
示しているものの、表層部においては、酸化度が6より
も高い部分を含んでいない。
表層部の酸化度をあげるためには、先に説明した装置に
おいては、ノズル14がら噴出される酸素7 ・ − ガスの量を多くする事により解決されるが、その場合の
問題として、内層部の酸化度も2よりも増加するために
所望の磁気特性を得る事が出来なくなる(第3図中の線
■)で示す。)。
上記の説明で示したように、ガスの流れが粘性流である
ようなノズルを用いると、そのノズルから噴出されるガ
スは、余弦法則に従うため、蒸発源から飛来してくる蒸
発分子と上記ガスを反応させて走行している基板上に積
層し形成した反応生成膜の厚み方向における反応度のプ
ロフィールを制御出来ない問題が生じる。
本発明は、以上のような、ガスの流れが粘性流であるた
め、そのガスがノズルから噴出される時に余弦法則に従
い、従って蒸発源から飛来してくる蒸発分子と上記ガス
を反応させて、走行している基板上に積層し形成した反
応生成膜の厚み方向における反応度のプロフィールを制
御出来なかった従来の反応蒸着に於ける問題を解決しよ
うとするものである。
以下に本発明の説明を行う。
本発明における大きな特徴は、前述のような粘性流を発
するノズル以外に分子流を発するノズルを配している点
にある。このことについて第4図を用い説明を行なう。
第4図において、8は超音速流を作り出すノズル、9は
超音速流中に発生する衝撃波を排除し、ガスの流れのう
ち一方向の成分だけを抽出するスキマー(かきとり器)
、1oはかきとり器9を通って来たガスの流れに更に方
向規制するだめのコリメーターである。11.12はそ
れぞれ真空ポンプを示すもので、スキマー9及びコリメ
ータ1゜を通過しない余分なガスを排除するだめのもの
である。
さて高速かつ高密度の分子流を得る原理は以下のような
ものである。
第4図において、ノズル8の背圧は、0.06気圧から
散気圧であり、ポンプ11により、10−3〜1o−4
気圧に排気された部屋13中にノズル8から噴出したガ
スは、ノズル8で圧縮されて非常な高速の流れとなるが
、噴出したところの部屋1397、 が高真空であるために断熱膨張を行ない、衝撃波を発す
る。そこでスキマー9を設けて衝撃波を除去し、しかも
特定方向以外の速度ベクトルを持つ成分をポンプ11に
より排気すれば、高速かつ高密度の分子流が得られる。
更に分子流の方向を揃えたい場合は、コリメーター10
を設け、目的方向以外に流れているガスをポンプ12に
より高真空に排気する。すると最終的には、一方向に揃
ったガスの分子流を得る事が出来る。
なお分子流の定義は、分子の平均自由行程をλ。
コリメーター10の穴径をd3とすればλ)d3の条件
を満たすものと定義する。
第6図は、粘性流を発するノズル14と分子流を発する
ノズル18を第1図に示した真空蒸着装置内に設けた場
合を示す。なおこの場合ノズル14.18のうちノズル
18を基板7が巻き取られる側に配しである。
以上のような構成において、蒸発源4中の被溶解物とし
て鉄を用い、ノズル14.18から酸素ガスを噴出させ
、ポリイミドからなり、矢印の方 0 向21に走行している長尺の基板γ上に、厚さ約3oO
o〔人〕の鉄と酸素を反応させた酸化鉄磁性薄膜を積層
し、この薄膜の厚み方向における反応度すなわち酸化度
○/F eがどのヱうなプロフィールをしているかを調
べた。その結果を第3図中に線(C)で示す。
同図中に線(C)で示したことかられかるように、酸化
度07Feが6以上であるα−Fe203薄膜からなる
概ね1oo〔人〕厚の表層部が形成され、しかも内層部
は所望の磁気特性を有するものとして最適な酸化度07
Fθz2を示している。
この原因としては、ノズル18から噴出される酸素ガス
は、その方向が既に説明したように、一方向に揃ってい
るため、蒸発源4から飛来してくる蒸発分子の鉄とは、
ある特定の場所においてのみ反応することにある。ここ
でいう特定の場所とは、第6図に示すように基板7を矢
印の方向21に走行させて巻き取りを行ない、ノズル1
4.18のうちノズル18を基板7が巻き取られる側に
配した際、基板7上に積層される酸化鉄磁性薄膜の表1
1 要部を指すものである。
以上に説明したように、粘性流を発するノズル14と分
子流を発するノズル18から噴出されるガスと蒸発源か
ら飛来してくる蒸発分子を反応させて、走行している基
板上に反応生成膜を積層させると、反応生成膜の厚み方
向における反応度のプロフィールにおいて表層部の反応
度が高くしかも内層舒が所望の反応度を示し、反応生成
膜として要求される緒特性を満たすことができる。
なお以上の説明では、酸化鉄磁性薄膜形成の場合を一例
にあげて説明したが、特に表層部の構造が重要な要素を
なすCo−Ni−0系磁性薄膜、  5t−O,5i−
N系絶縁薄膜等にも十分適用が可能である。
更に以上の説明では、表層部の反応度を高くする場合に
ついて説明したが、反応生成膜の基板との境界部におい
て特に反応度を高くしようとする場合には、第6図に示
したノズル14.18の位置を交換すれば十分適用でき
るものである。
以上のように本発明によると反応生成膜の厚み特開昭5
8−9G868(4) 方向における組成分布を容易に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の反応蒸着装置を示す図、第2図は上記蒸
着装置の要部を示す図、第3図は反応生成膜の厚み方向
における組成分布を示す図、第4図は本発明による反応
蒸着装置の要部を示す図、第6図は同じ4本発明による
反応蒸着装置を示す図である。 4 ・・・・蒸発源、7・・・・・・基板、8,14.
18・・・・・・ノズル、9・・・・・・スキマー、1
0・・・・・・コリメータ、11.12・・・・・・ポ
ンプ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第 
11!1 7 2/ 第2図 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ガスの粘性流を放出する手段と同じくガスの分子流を放
    出する手段とを有し、上記両放出手段からそれぞれ放出
    されたガス流が蒸発源から基板に向う蒸発気流と反応し
    反応生成膜が上記基板上に形成されるよう構成されたこ
    とを特徴とする反応蒸着装置。
JP56194059A 1981-12-02 1981-12-02 反応蒸着装置 Granted JPS5896868A (ja)

Priority Applications (1)

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JP56194059A JPS5896868A (ja) 1981-12-02 1981-12-02 反応蒸着装置

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JPS5896868A true JPS5896868A (ja) 1983-06-09
JPS6147220B2 JPS6147220B2 (ja) 1986-10-17

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ID=16318259

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JP56194059A Granted JPS5896868A (ja) 1981-12-02 1981-12-02 反応蒸着装置

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JP (1) JPS5896868A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6076024A (ja) * 1983-10-01 1985-04-30 Ulvac Corp 垂直磁気記録体の製造装置
JP2017024986A (ja) * 2016-10-25 2017-02-02 国立研究開発法人物質・材料研究機構 オゾンビーム発生装置

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JPS6076024A (ja) * 1983-10-01 1985-04-30 Ulvac Corp 垂直磁気記録体の製造装置
JP2017024986A (ja) * 2016-10-25 2017-02-02 国立研究開発法人物質・材料研究機構 オゾンビーム発生装置

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