JP2005133133A - 真空薄膜形成装置用防着板 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄膜形成中に防着板より付着物が落下することなく、熱による変形溶解が防げる防着板を提供すること。
【解決手段】 熱膨張率が１０^-5／Ｋ以下で耐熱温度が１０００℃以上ある材料を使ったことを特徴とする真空薄膜形成装置用防着板。
【選択図】 なし

Description

本発明は、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等に用いられる薄膜形成装置において、薄膜を基板に形成する際に、薄膜を形成すべき基板以外に薄膜が付着するのを防ぐ防着板に関する。特に真空槽内壁に付着するのを防ぐ防着板に関する。

本願発明は、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等に用いられる薄膜形成装置において、薄膜を基板に形成する際に、薄膜を形成すべき基板以外に薄膜が付着するのを防ぐための防着板に関し、特に堆積した薄膜の除去が容易であり、それゆえに防着板の掃除時間が短縮され、かつ蒸着中にも防着板に付着したゴミが落ちるのを軽減できる防着板およびこれを用いた薄膜形成装置を提供することである。
真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤは薄膜を作成する技術として広く使われている。このとき、目的とする基材にのみに薄膜を形成することが好ましい。
しかしながら、上記のいずれの方法でも薄膜を形成する基板だけではなく、その周りの部分、たとえば装置内部壁部にも薄膜が付着する。

真空槽内壁に薄膜が形成されるのを防ぐため、真空槽内部の主要な部分に鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属製板による防着板を設置し汚れがひどくなれば交換、あるいは取り外して外部で清掃等行い再装着してきた。防着板の清掃はへら状の金属、やすり、サンドブラスター等で付着物を落とす作業による。
しかしながら、防着板に堆積した不要な堆積物は、薄膜形成時には、剥離して落下することなく清掃時のみ剥離することが好ましい。
特に蒸着開始時に除去しきれていない付着物がターゲット、ルツボ等に落下すると異常放電、突沸などトラブルが発生する。またアルミニウム、ステンレス等の金属板を電子ビーム蒸着で使用すると熱輻射が大きく温度がかかるため防着板が伸びたり、形が変形したり最悪の場合は溶けたりする。
しかし、実際には蒸着開始時、蒸着中、蒸着直後、清掃準備中等など不要な堆積物が剥離落下するときが有る。

従来の防着板としては、表面をサンドブラスト処理し粗面化し、さらに金属粒子を溶着した防着板がある（例えば、特許文献１参照。）
特開２００３−２４７０５９ しかし、これは付着力が上がって堆積物が除去しにくく、熱で変形して再使用が難しいという問題がある。

また使い捨てにしてもコストのかからないアルミホイル等を防着板に使用しようとし、ても薄膜形成時には防着板は高温になるため使用中に溶けたり劣化して使用に耐えない。

本願発明は、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等に用いられる薄膜形成装置において、薄膜を基板に形成する際に、薄膜を形成すべき基板以外に薄膜が付着するのを防ぐための防着板に関し、特に堆積した薄膜の除去が容易でありかつ、それゆえに防着板の掃除時間が短縮され、かつ蒸着中にも防着板に付着したゴミが落ちるのを軽減できる防着板およびこれを用いた薄膜形成装置を提供することである。

本発明者らは、本発明により上記目的が達成されることを見出した。
即ち、本発明は、熱膨張率が１０^-5／Ｋ以下であり、かつ耐熱温度が１０００℃以上であることを特徴とする真空薄膜形成装置用防着板である。
熱膨張率を１０^-5／Ｋ以下とすることにより、防着板が伸びや変形による付着物の剥離落下を防止することができる。
本発明でいい「熱膨張率」とは、室温での線膨張率を指し長さｌの物質が△ｔ温度上昇したとき△ｌ変化したとすると（△ｌ／ｌ）／△ｔで計算する。

本発明の防着板は熱膨張率が１０^-5／Ｋ以下とすることにより、高温となった蒸着材料からの輻射熱により変形しにくく好ましい。
特に高温になる電子ビームによる蒸着に適している。電子ビーム蒸着では高温で蒸発する物質、酸化物、窒化物等を直接材料として蒸着することが可能である。しかし、高温に加熱された材料は大量の輻射熱を発する。この防着板に輻射熱がかかると加熱が不均一のため防着板が変形し、付着物が落下したり簡便な取り付けを行なっている場合には、防着板自体が落下したりする。

本発明でいう「耐熱温度」とは、溶融、軟化、変形しない温度を意味する。
また、耐熱温度が１０００℃以上とすることにより、でルツボ直上に防着板を設置しても変形、溶融せず使用可能となる。

第２の発明は、前記防着板を使用することを特徴とする電子ビーム蒸着装置であり、電子ビームを用いて蒸着源を高温にする場合において、付着物の剥離落下を防止する効果が大きい。

第３の発明は、前記防着板を使用することを特徴とする電子ビーム蒸着方法である。

第４の発明は、前記防着板を使用することを特徴とするセラミック薄膜の製造方法であり、蒸着時の温度が高温となるセラミックを使用する場合において、付着物の剥離落下を防止する効果が大きい。

本発明によれば薄膜形成中に防着板より付着物が落下することなく安定した蒸着が行なえ、また熱による変形溶解が防ぐことができ、防着板としても機能を持続する。

本発明の防着板としては炭素系素材が適している。一般に金属で出来た防着板は一般に熱膨張率が高いが、黒鉛からなる板材は高温に強く熱膨張係数も小さいため適している。さらに適しているのは炭素繊維で出来たカーボン複合材が強度があり取り扱いの面で優れている。
上記炭素繊維系複合材とは、アクリル繊維等を布状に織り炭化したもの、または、布を樹脂で固めて板状にしたものを炭化したものを指す。

活性炭等の多孔質のものでは耐熱性、熱膨張率的には適しているが、大気開放中等に大気中の水分を蓄え、次に真空引きされた時に放出し真空引き時間を長引かせる欠点を持つため適さない。
上記防着板は厚み２ｍｍ以下のものが扱いやすさより好ましい。

本発明の防着板を取り付けるには、例えば、真空槽内壁に防着板引っ掛ける場所をつけてキャンパスを張るようにすればよい。

本発明の防着板は工程にあわせて適宜薄膜除去を行うのが好適な使用方法である。
決めればよい。

以下に実施例をあげて本発明を説明する。

（実施例１）
防着板として黒鉛の５ｍｍ厚の板材を加工して使用した。黒鉛は押し出し成形により製造した等方性黒鉛でかさ密度１．６８Ｍｇ／ｍ³で熱膨張係数４．２×１０^-6／Ｋである。真空装置内に設置しＳｉＯを蒸着源とし電子ビーム蒸着を行った。ＳｉＯｘを基板上に３０ｎｍ蒸着した。蒸着基板として１２μｍ厚み幅２０００ｍｍ長さ５００００ｍのＰＥＴフィルムを使用した。蒸着中は付着物は落下せず、かつ変形溶解等の損傷を受けずに最後まで蒸着できた。

（実施例２）
防着板として厚さ１ｍｍのカーボンファイバーコンポジット（日本カーボン株式会社）を使用した。かさ密度１．５ｇ／ｃｍ³熱膨張係数０．６×１０^-6／Ｋであった。Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂を電子銃で加熱して蒸着を行った。基板上にＡｌ₂Ｏ₃含有率３０ｗ％で膜厚１５ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂の薄膜を形成した。蒸着基板として１５μｍ厚み幅２０００ｍｍ長さ５００００ｍのＮｙフィルムを使用した。
蒸着中は付着物は落下せず、かつ変形溶解等の損傷を受けずに最後まで蒸着できた。

（比較例１）
防着板として厚さ１ｍｍのアルミニウムを使用した以外、実施例２と同様に蒸着を行なった。
ルツボの上面に設置した防着板が溶解した。またその他の防着板も変形し外して再装着したときに装着できないものがあった。

本願発明は、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等に用いられる薄膜形成装置において、薄膜を基板に形成する際に、薄膜を形成すべき基板以外に薄膜が付着するのを防ぐための防着板に利用することができ、産業界に寄与することが大である。

Claims (4)

1. 熱膨張率が１０^-5／Ｋ以下で耐熱温度が１０００℃以上ある材料を使用した真空薄膜形成装置用防着板。
2. 請求項１の防着板を使用することを特徴とする電子ビーム蒸着装置。
3. 請求項１の防着板を使用することを特徴とする電子ビーム蒸着方法。
4. 請求項１の防着板を使用することを特徴とするセラミック薄膜の製造方法。