JPH01136966A - 物理蒸着装置 - 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） 基材と蒸着膜との密着性の向上のために行われる基材の
加熱において、基材加熱手段からの供給熱量のうち基材
加熱のために有効に使用される熱量の割合（以降、これ
を基材加熱効率という、）が高い物理蒸着装置に関する
。

（従来の技術およびその問題点） 物理蒸着は、密度が小さく、非常に希薄で、分子の自由
行路がその気体の容器の大きさ以上となるガス（以降、
これを希薄ガスという、）の雰囲気において蒸発原料を
蒸発させ、蒸発物質を基材すなわち被蒸着物の表面に凝
固せしめて蒸着膜を形成するものであり、代表的なもの
として真空蒸着、さらにイオンブレーティングおよびス
パッタ蒸着がある。

真空蒸着は、希薄ガスのうちの真空の雰囲気にいて蒸発
原料を加熱して蒸発せしめ、その蒸発物質を基材表面に
凝固せしめるものである。

従来の物理蒸着装置は、気密容器内の中央部に基材を配
し、この基材の外側に基材加熱手段を配置しているため
、基材加熱効率が極めて低かった、これを改善するため
、熱反射板が設けられるが、この熱反射板の表面にも蒸
着膜が形成されるので蒸着を行う毎に汚染によって反射
率が減り、熱反射板の機能が低下し、それに伴って基材
加熱効率が低下するため、熱反射板が設けられる場合で
も基材加熱効率が低かった。

物理蒸着装置において基材加熱効率が低いことは、熱エ
ネルギの損失量が大きくなるということだけでなく、基
材の加熱に長時間を要すること、またそのために基材と
蒸着膜の密着性を劣化させる酸化皮膜が基材加熱時に生
成し易いことになるので、極めて重大な問題点である。

また、気密容器はその気密保持を容易にするため必要最
小限の大きさにするものであるので、基材と気密容器と
の間隙は通常狭い。従来の物理蒸着装置は、前記間隙に
基材加熱手段、熱反射板。

蒸発原料および原料蒸発手段を配するものであるため、
これらの配置位置が制限されて適正な蒸着ができなかっ
たり、また、基材加熱手段の表面に蒸着膜が付着し、次
回以降の蒸着においてその付着物が蒸発し、雰囲気調整
の時間が長くなったり、蒸着膜中へ不純物として含有さ
れたりするという問題点がある。

この発明は、従来のものがもつ、以上のような問題点を
解消させ、基材加熱効率が高（、蒸発原料の配置位置の
制限が少なく、また、基材加熱手段に蒸着膜が付着し難
い物理蒸着装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成させるため、本発明は次のような物理蒸
着装置としている。すなわち、本発明に係る物理蒸着装
置は、真空あるいは希薄不活性ガスなどの希薄ガスの雰
囲気において蒸着原料を蒸発し、その蒸発物質を加熱さ
れた基材の表面に凝固させて蒸着膜を形成するために前
記雰囲気を保持するための気密容器と、この気密容器と
着脱自在な気密容器内雰囲気の調整手段とを備え、この
気密容器内に基材と、基材加熱手段と、蒸発原料および
その原料蒸発手段とが配置された物理蒸着装置において
、前記気密容器内の中央部に基材加熱手段を配し、この
加熱手段の周囲に基材を配し、この基材の外側の位置に
蒸発原料およびその原料蒸発手段を配したことを特徴と
する物理蒸着装置である。

（作　　用） 本発明は前記の如き構成の物理蒸着装置としているので
、次の作用を存する。すなわち、本発明の物理蒸着装置
で物理蒸着を行うには、先ず気密容器内の中央部に基材
加熱手段を固定し、この加熱手段の周囲に基材を固定配
置し、この基材の外側すなわち気密容器の内壁と基材の
間に蒸発原料および原料蒸発手段を配する。その後、気
密容器内雰囲気調整手段により所要の雰囲気に調整し、
この雰囲気において基材加熱手段により基材を所要温度
に加熱し、原料蒸発手段により原料を蒸発し、その蒸発
物質を所要温度に加熱されている基材の表面に埋積させ
、所要厚みの蒸着膜を形成する。ここで、基材の加熱は
、基材と蒸着膜との密着性を向上させるためのものであ
り、基材の加熱中に酸化皮膜が生成されると、その度合
により前記密着性が損われることから、基材の加熱時の
雰囲気は、大気中でなく、真空中又は希薄不活性ガス中
にする。

基材の加熱時の雰囲気が真空中あるいは希薄不活性ガス
などの希薄ガスの雰囲気であるため、基材の加熱はほと
んどがふく射熱によってなされること、および、基材加
熱手段が気密容器の中央部にあり、その周囲に基材があ
ることがら、本発明における基材加熱効率は従来のもの
より極めて冑いものとなる。この詳細な理由を以下に説
明するすなわち、真空蒸着、イオンブレーティング。

スパッタリングの物理的蒸着法の場合、基材の加熱は真
空中で行われる。真空中において、基材加熱手段からそ
れと距離を隔てた基材への熱伝達すなわち熱移動はほと
んどがふく射像熱により行われるので、基材はふく射熱
すなわち基材加熱手段から放出された電磁波の吸収によ
って加熱される、この電磁波は直進し、物体にあたると
吸収されて熱エネルギを失い、同時に残りは反射されて
また直進する。

本発明は気密容器内の中央部に基材加熱手段を配し、そ
の周囲に基材があるので、基材加熱手段から放出される
電磁波のほとんどが基材のある方向へ直進して基材を加
熱し、一部は基材の無い所を直進して気密容器の周壁な
どにあたる、この基材以外の所へ向う電磁波の割合は、
従来のものでは基材と気密容器の間に基材加熱手段を配
しているために極めて大きいが、これにくらべて本発明
では橿めて小さくなるので、基材加熱効率が極めて高く
なる。

また、気密容器の内壁と基材との間に基材加熱手段を配
置する必要がないので、蒸発原料とその蒸発手段の配置
位置の制限が少なく、従来よりも適正な蒸着ができるよ
うになる。さらに、基材加熱手段と蒸発原料との間に基
材があるので、基材加熱手段に蒸着膜が付着し難くなり
、次回以降の蒸着において、付着物が蒸発して雰囲気調
整時間が長くなったり、蒸着膜中へ不純物として混入し
たりするということがなくなる。

（実　施　例） この発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。

囲ｍ桝 この発明の第１実施例は、スパッタリング又はアーク蒸
発法による物理的蒸着を行うものであり、第１図および
第２図を参照しながら説明する。

気密容器＋１１の外部において、荷車（２）にレール（
３）および車輪（４）を介して台車（５）を乗せる０台
車（５）には外周部に動力伝達用の歯（７）が有り、中
央部に空洞（６）を有する回転テーブル（８）が組込ま
れている。空洞（６）の中央部に着脱自在な発熱体（９
）を挿入して台車に設けられた発熱体取付部に取付ける
。この取付部の下部に発熱体（９）への電力導入用のコ
ンダクタ（１０）があり、台車（５）の下面側に突出し
ている。

次に基材の鋼板（１１）を回転テーブル（８）の上に発
熱体（９）を囲む様に配置する。このとき基材（１１）
は治具（１５）により、固定される。

一方、気密容器＋１１は密閉可能なドアを有し、その内
部にはレール（１２）と、歯（７）と噛み合って回転テ
ーブル（８）を回転させる駆動用ピニオン（１３）と、
コンダクタ（１０）と接触して外部から電力を導入する
ための端子（１４）を備え、また、図示されていないが
蒸発体すなわちスパッターターゲット又はアーク蒸発源
が容器ｉｌ＋の内壁近傍に配されている。

次に荷車（２）を移動してレール（３）とレール（１２
）とを連結し、台車（５）を容器（１）内へ移動させ所
定位置で固定する。このとき歯（７）と駆動用ピニオン
（１３）が噛み合い、コンダクタ（１０）と端子（１４
）とが接触する０次にドアを密閉し、容器（１１に真空
ポンプを連結し、容器ｆｌｌ内を蒸着可能な真空度にし
、駆動用ピニオン（１３）を駆動して回転テーブル（８
）を回転させ、発熱体（９）に電力を導入し鋼板（１１
）を所定の温度に加熱する０次に蒸発源に電力を導入し
、蒸発原料を蒸発させ、蒸発物質を基材（１１）の表面
に埋積させ蒸着膜を形成した時、蒸発を停止し、発熱体
（９）の加熱を停止し、回転テーブル（８）の回転を駆
動しながら、容器（１）内の物体を室温近くまで冷却し
た後、真空ポンプを停止し、容器（１）内に大気を導入
し、ドアを開き、台車（５１をレール（１２）、　＋３
１上を走行させ荷車（２）上に移動させ、鋼板（１１）
を取外し真空蒸着処理を終了する。

一方、本発明と比較するため、従来の装置を第３図およ
び第４図を参照しながら説明する。気密容器（１１内の
中央部に基材の鋼板（１１）が回転テーブル（１０８）
上に配され、鋼板（１１）の外側に発熱体（１０９）　
、熱反射板（１６）と、図示されていないがスパッタ法
又はアーク蒸着法の蒸発源が配された後、本発明の実施
例と同様の真空蒸着処理を行なう。

ここでは具体的数値は示さないが、比加熱体（ここでい
う鋼板（１１））の違いによって異るが所定の温度まで
の昇温時間は場合によっては前者の方が後者より１１５
〜１／７という実験結果もでている。

また、冷却時間にも若干の優位性が前者に表われた結果
もある。

里ｌ実隻班 第２実施例を、第５図および第６図を参照しながら説明
する。これらの図に示すように、気密容器（１０１）の
横壁に発熱体（！７）を取付け、発熱体（１７）を容器
（１０１）の中央部に配し、この周囲に基材の円筒体（
１８）を回転テーブル（１９）上に乗せて配し、さらに
基材の円筒体（１８）のさらに外側にスパッタ法又はア
ーク蒸着法の蒸発源（２０）を配し、第■実施例と同様
の真空蒸着処理を行った。第１実施例の場合と同様、従
来の装置による場合に比べて、所定温度までの昇温時間
は極めて短縮された策主人施尉 第３の実施例として、ＥＢ又は抵抗加熱の溶融金属プー
ルを有する真空蒸着法又はイオンブレーティング法に本
発明を適用した場合につき、第７図（正面図）及び第８
図（側面図）を参照しつつ説明する。すなわち、気密容
器（２０１）の下部にＥＢ、抵抗加熱等の手段にて加熱
され液体化した蒸発物のプールを有する蒸発源（２２）
を配し、さらにイオンブレーティング法の場合は図示し
ない蒸発物質のイオン化手段が配される。さらに、容器
（２０１）の横壁に発熱体（２３）を取付け、これを容
器（２０１）の中央部に配し、この周囲に、例えば図示
する様な円柱形の基材（２４）を回転テーブル（２１）
に固定して配した。

本実施例においても、発熱体（２３）は基材（２４）に
取囲まれるといった点で第一の実施例と全く変る所がな
く、第一の実施例にて示した効果が全く同様に得られた
。

（発明の効果） 本発明は以上に説明したように、気密容器内の中央部に
基材加熱手段があり、その加熱手段の周囲に基材があり
、また、基材の加熱はほとんどふく射熱によってなされ
るため、従来の装置にくらべ、基材の受けるふく射熱が
大きく、基材加熱効率が極めて高くなる。基材加熱効率
が高くなることは、基材の加熱エネルギの損失量が少な
（なるばかりでなく、基材の加熱時間を短縮出来ること
、またそのために基材と蒸着膜の気密性を劣化させる酸
化皮膜が基材加熱時に生成し難くなるので密着性を向上
できることに波及する。

また、本発明は気密容器の中央部に基材加熱手段があり
、基材と気密容器の内壁の間隙において配置される物が
従来より少ないので、蒸発原料とその蒸発手段の配置位
置の制限が少なく、従来よりも適正な蒸着が出来るよう
になる。

また、基材加熱手段と蒸発原料との間に基材があるので
、基材加熱手段に蒸着膜が付着し難くなり、そのため常
に雰囲気調整時間が安定して短かく、かつ、前の蒸着物
の混入のない蒸着膜が得られる。

さらに基材加熱手段が基材であたかも囲まれたかのよう
に配置されているので、蒸着後の基材の冷却は周壁と基
材との間で直接熱収支を行うことができるので冷却能力
も大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は第１実施例の装置における気密容器内へ
の移動前の状態を示す図、第１図（ｂ）は第１実施例の
装置の側断面図、第２図は第１実施例の装置の上断面図
、第３図は真空蒸着を行う従来装置の側断面図、第４図
は真空蒸着を行う従来装置の上断面図、第５図は第２実
施例の装置の側断面図、第６図は第２実施例の装置の上
断面図、第７図は第３実施例の装置の正面図、第８図は
第３実施例の装置の側面図である。 （ｌｌ　（１０１）　（２０１）−・気密容器、（２）
−・−荷車、（３）・・・レール、（４）・・・車輪、
　＋５）−台車、（６）・・・空洞、（７）−・−動力
伝達用の歯、　＋８１　（１０８）　（１９）　（２１
）・一回転テーブル。 ＋９１　（１０９）　（１７）　（２３）・−発熱体、
　（１０）−・・コンダクタ。 （ｌ　］　）−一銅鋼板　（１２）−レール、　（１３
）・−・駆動用ビニオン、　（１４）一端子、　（１５
）−治具、　（１６）−熱反射板。 （１８）−円筒体、　（２０）（２２）・−蒸発源、　
（２４）−・−円柱体。 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 希薄ガスの雰囲気において蒸着原料を蒸発し、その蒸発
   物質を加熱された基材の表面に凝固させて蒸着膜を形成
   するために前記雰囲気を保持するための気密容器と、こ
   の気密容器と着脱自在な気密容器内雰囲気の調整手段と
   を備え、この気密容器内に基材と、基材加熱手段と、蒸
   発原料およびその原料蒸発手段とが配置された物理蒸着
   装置において、前記気密容器内の中央部に基材加熱手段
   を配し、この加熱手段の周囲に基材を配し、この基材の
   外側の位置に蒸発原料およびその原料蒸発手段を配した
   ことを特徴とする物理蒸着装置。