JPH0277577A

JPH0277577A - 真空蒸着方法

Info

Publication number: JPH0277577A
Application number: JP22825788A
Authority: JP
Inventors: Isamu Inoue; 勇井上; Tomoaki Ando; 智朗安藤; Hidenobu Shintaku; 秀信新宅; Shigeo Suzuki; 茂夫鈴木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-09-12
Filing date: 1988-09-12
Publication date: 1990-03-16

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、基体表面に合金の薄膜を一定組成比で蒸着す
る真空蒸着方法に関するものである。

従来の技術例えば蒸気圧の異なるム１．Ａ２の２種類の組成比がＬ
Ａ１：ＬＡ２の薄膜材料からなる合金をるつぼで溶解し
て基体へ真空蒸着する時、基鈑に形成される薄膜の前記
薄膜材料の組成比をｙＡ１：ＦＡ２とし、ム２の蒸気圧
の方が高い場合には、時間経過に伴ない薄膜中のム２の
組成比を表わす弐ＦＡ２／（ＦＡ１＋　ＦＡ２）と溶湯
中の人２の組成比を表わす式ＬＡ２／（ＬＡ、＋ＬＡ２
）の値は共に第６図に示すように減少する。従って薄膜
の目標とする組成比の範囲が図に示すＦの場合は、それ
に対応する短い時間ＴｆＯ間に成膜を完了しなければな
らない。

長時間継続して目標とする組成比の薄膜を得るための従
来の方法として、例えば特開昭６３−５８６２２号公報
にはＧｏとＯｒの合金を蒸着する場合、蒸気圧の高いＯ
ｒのみを補給する方法が提示されている。

発明が解決しようとする課題しかしながら上記従来の方法では、組成比を一定にする
ことはできるが、るつぼ内の溶湯の景は時間経過に伴な
い減少するので蒸着できる時間に限界がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、組成比を一定にしつ
つるつぼ内の溶湯の景を目的に応じて一定にするかある
いは変化させることによって、長時間継続して一定組成
比で蒸着することができる真空蒸着法を提供することを
目的とする。

課題を解決するだめの手段上記課題を解決するため本発明の真空蒸着方法は、ｎ（
但しｎ≧２）種類の薄膜材料ム１　、ム２゜ム３　、・
・・・・・Ａｎが溶解した時の組成比が　ＬＡ１：Ｌｈ
２：Ｉａｈｓ・・・・・・ＬＡｎの時、前記基板に形成
される薄膜の前記材料の目標とする組成比がＦＡ１：Ｆ
Ａ２：ＦＡ５・・・・・・ＦＡｎであるとし、この時の
単位時間当りのそれぞれの薄膜材料の蒸発量を’ｊＡＩ
　＋　”ｋ２＊Ｗ、５．・・・・・・ＷＡｎ（但し、Ｗ
Ａ１：ＷＡ２：ＷＡ３・・・・・・ＷＡｎ＝　ＦＡＴ　
：　ＦＡ２　：　ＦＡ５−−Ｆｉｎ　）とした場合に、
るつぼ内の溶湯の量を一定にする場合は、それぞれの薄
膜材料の前記るつぼへの供給速度をＷＡ１゜Ｗム２＋”
ム３・・・・・・ＷＡｎ　　と略等しくなるようにする
ものである。

また本発明は、るつぼ内の溶湯の量を減少させる場合は
、単位時間当りのそれぞれの材料の減少量をＤＡ１．Ｄ
ム２＋”ム５・・・・・・ＤＡｎ％同じく供給量をそれ
ぞれ略Ｓム１．Ｓム２＋Ｓム３・・・・・・ＳＡｎ（但
し、ＬＡ１：　ＬＡ３：　ＬＡ３°−°°Ｌ　ｈｎ＝　
Ｄ　Ａ１：　Ｄ　Ａ２：　Ｄムｓ°°。

３°ＪＡｎ　　１Ｗｉ１＝ＤＡ＋　＋５ｎ１１ＷＡ２　
＝ＤＡ２　＋ＳＡ２　’＋Ｗｉｓ＝Ｄｎｓ＋Ｓムｓ°°
゛０°゛Ｗ＊ｎ＝Ｄｉｎ＋ＳＡｎ　　）とするものであ
る。

さらに本発明は、るつぼ内の溶湯の量を増加させるある
いはるつばからオーバーフローさせる場合は、単位時間
当りのそれぞれの材料の増加あるいはオーバーフローｉ
ヲエム１＋Ｉム２＋エム３・・・・・・ＩＡｎ、同じく
供給量をそれぞれ略Ｓム１．Ｓム２゜ＳＡ３・・・・・
・ＳＡｎとした場合に、６量の間に概ねＬｉｔ　：　Ｌ
ｉ２：　Ｌｈｓ°゛°°゛ＬＡｎ＝エム１：工ム２：工
ム５１−°１４ｉｎ　、　　５ｉ１＝Ｉｉ＋＋Ｗｉ１ｒ
　Ｓ＊２＝Ｉ＊ｚ＋Ｗ＊２゜Ｓムｓ　＝　ＩＡ３　＋Ｗ
Ａ５　＋　−８ｉｎ＝　Ｉｎｎ　＋ＷＡｎ　の関係が成
立するようにするものである。

作用本発明は上記した方法により、薄膜の組成比を目標とす
る値に維持すると共に、前記るつぼ内の溶湯量を一定に
することによって長時間継続して一定組成比の薄膜を蒸
着することが可能となる。

また、るつぼ内の溶湯量を単一時間当シ一定速さで減少
させ、るつぼが破壊して使用不可になる時期に溶湯量が
必要最少量になるようにすることができる。

さらに、溶湯をるつぼから単位時間当シ一定速さでオー
バーフローさせることによシ、溶湯表面に浮遊する不純
物を常に流出させることができ、生成する薄膜の純度の
低下が防止される。

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る
。

第１図は本発明の原理説明図である。

るつぼ２０内で薄膜材料ム１とム２が例えば電子ビーム
等の公知の加熱手段（図示せず）によシ溶解されており
、ム２の蒸気圧の方が高いとする。

ある状態において材料ムずとＡ２の溶湯量がそれぞれＬ
Ａ１．ＬＡ２であるとし、この時の単位時間当りの蒸発
量をＷム１＋”ム２とすると、基体２１に単位時間当シ
に形成される薄膜２２の材料ム１とム２の量、すなわち
材料ム１とム２の単位時間当りの基板２１への付着量を
ＦＡ１１’ム２とするとＷＡ１：Ｗム２＝ｐム１：ＦＡ
２である。この時、薄膜２２の組成比が第６図に示す目
標組成比の範囲Ｆの中央値ｆであったとする。この組成
比ｆを維持するためには第６図に示す溶湯の組成比ｅを
維持すればよい。組成比ｅを維持するためには、材料ム
１については単位時間当りの蒸発量Ｗム１と同じ量を単
位時間にるつぼ２ｏ内に供給し、材料ム２についても同
様に単位時間当シの蒸発量Ｗム２と同じ量を単時間にる
つぼ２０内に供給すればよい。こうすることによって溶
湯の組成比ｌを一定に維持できると共に、るつぼ２０内
の溶湯の量も一定に維持できることになる。したがって
前記材料供給が続けられる限シ、連続して目標組成比の
薄膜形成を可能ならしめることになる。

材料の供給は、材料ム１と人２を独立して行なうことも
、またそれらの混合物、固溶体、あるいは化合物として
行なうこともできる。後者の場合は供給機構を一系統で
構成できるという利点がある。また材料の形態は粉状９
粒状、棒状、線状等材料の性質に合せて選べばよい。

また薄膜材料の種類は２種類に限るものではなく、蒸気
圧の異なるｎ種類の材料ム１．ム２．ム３゜・・・・・
・Ａｎであっても第２図に示すように前記と同様に適用
できる。

すなわち単位時間当りの各材料の蒸発量Ｗム１゜Ｗム２
＋”ム５・・・・・・ＷＡｎと同じ量を単位時間にるっ
ぽ２ｏに供給すればよい。

この場合もｎ種類の材料の一部あるいは全部を混合体、
固溶体、化合物として供給することができる。

なお、第１図、第２図共に説明の都合上薄膜材料がるつ
ぼ内あるいは基体上に分離して位置しているように記載
しであるが一様に溶は合い、あるいは混り合っているこ
とは言うまでもない。

また供給材料の組成比や送シ速度の許容差は、膜の組成
比の許容差から適宜決定すればよい。

次に本発明の他の実施例について説明する。

上記実施例は、組成比と溶湯量を共に一定に維持する方
法についてのものであったが、目的によっては、以下の
実施例に示すよ°うに、組成比を一定に維持しつつ溶湯
の量を変化させたい場合もある。

一般にるつぼの材質としてセラミックス等の焼結晶が用
いられており、長い使用時間や多くの使用回数を経るに
伴ってクラックが発生し、それが成長してついには破損
し、そのるつぼは使用不可となるが、使用不可となった
時にるつぼ内に残存する溶湯はもはや再利用することが
困難であるため、その量をできるだけ少なくしておく方
が経済的である。るつぼの使用を開始してから使用不可
になるまでの時間は、そのるつぼの種類に応じて経験的
に把握されているので、その時間から逆算した速さで溶
湯の量を減少させることによって、るつぼが使用不可に
なった時に溶湯の量がちょうど必要最少量になるように
することができる。この場合に溶湯の量を減少させる速
さを決定する方法を第３図を用いて説明する。

第３図に示すように、ＬＡ１＋ＬＡ２等の６量をそれぞ
れ対応する各方形の面積で表わすと、６量はＬＡ１：Ｌ
Ａ２°Ｄム１：Ｄム２＋”ム１２Ｄム＋＋Ｓム１　・Ｗ
ム２＝ｐム２＋Ｓム２　なる関係を保つため、各材料を
ＳＡ１．ＳＡ２　なる速度で供給すれば組成比を維持し
つつＤＡ１．ＤＡ２なる速度で溶湯の量を減、少させる
ことができる。したがってるつぼが使用不可となる時期
に合せて溶湯の減少速度を決定すればよい。

一方、るつぼのクラック等により発生するるつぼの破片
や粉、薄膜材料に含まれている不純物や溶湯表面の酸化
物等が溶湯表面に不純物として浮遊し、薄膜材料の正常
な蒸発を妨げたり、浮遊物が蒸発して薄膜の純度が低下
する等の不都合が生じることがある。このような場合に
は、溶湯を単位時間当り一定の流量でるつぼからオーバ
ーフローさせると浮遊物も常に流れ出て前記不都合を防
止することができる。このときに、溶湯の組成比を維持
しつつ一定の流量で溶湯をオーバーフローさせる方法に
ついて第４図において説明する。

第４図に示すように、ＬＡ１＋ＬＡ２等の６量をそれに
対応する各方形の面積で表わすと、６量はＬＡ１　：　
ＬＡ２２　エム１　：　エム２　ｌ　Ｓ五１＝ｉム、−
）−Ｗム１１Ｓ□２”　Ｉ　Ａ２　＋　ＷＡ２　なる関
係を保つため、材料をＳムＩｔｓム２　なる速度で供給
すれば組成比を維持しつつエム１ｒ”ム２　なる速度で
るつぼ２０内の溶湯の量を増加させまたはるつぼ２０か
らオーバーフローさせることができる。

なお、上記各実施例では材料が２種類の場合について説
明したが、３種類以上の場合においても前記と同様の考
え方を適用できるものである。

発明の効果以上述べたように本発明によれば、溶湯の組成比を一定
に維持しつつるつぼ内の溶湯量を常時−定に保つことに
よシ、生成する薄膜の組成比を長時間継続して一定に保
つことができる。

また、るつぼが破壊して使用不可になる時期に残存する
溶湯量が必要最少になるようにすることにより、溶湯の
歩留りが向上し、コスト低減を図ることができる。

さらに、るつぼから溶湯を一定流量でオーバーフローさ
せることにより、不純物が流出し、その結果生成する薄
膜の純度を高く維持できるため、製品の品質が向上する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の真空蒸着方法の一実施例の原理説明図
、第２図、第３図、第４図は本発明の真空蒸着方法のそ
の他の実施例の原理説明図、第６図は従来の真空蒸着方
法におけるるつｔ丁内の溶湯の組成比と形成される薄膜
の組成比の経時変化を示すグラフである。２Ｑ・・・・・・るつぼ、２１・・・・・・基体、２２
・山・・薄膜。代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　はが１名第１
図し−」　　　　　　　　　　　　二口コヲＭ、’−−−
−−ｊｌｌ！Ｊ＃Ｐ）Ａｌ　　の　誉（Ｊ４量−−−−
ＬＡＩ第　２　図（４］ｚ口：−−−＊ｇ“ＡＩの溶湯量−−−−１−Ａ
ｌ：：口ン−・　　Ａ・　・　　−−−−ＬＡ・（：Ａ
ｓ　　・）；ニー　：　Ａｎ　’−嚇（・　−八　　・　）第３図に７ ”ＵＸ３”−−ｚ　　　Ａ２　　〃−７）１４２６８　
　π 第５図 −ＪＪ！ｒ線　　　　　　　　　　イ　　　　　　　　　　ふ＋Ｊ
＋７

Claims

【特許請求の範囲】

（１）減圧雰囲気中に、薄膜材料を溶解するるつぼと、
そのるつぼから蒸発する前記薄膜材料の蒸気が付着して
薄膜が形成される基体とを設け、ｎ（但しｎ≧２）種類
の薄膜材料Ａ＿１、Ａ＿２、Ａ＿３、・・・・・・Ａ＿
ｎが溶解した時の組成比がＬ＿Ａ＿１：Ｌ＿Ａ＿２：Ｌ
＿Ａ＿３・・・・・・Ｌ＿Ａ＿ｎの時、前記基板に形成
される薄膜の前記材料の目標とする組成比がＦ＿Ａ＿１
：Ｆ＿Ａ＿２：Ｆ＿Ａ＿３・・・・・・Ｆ＿Ａ＿ｎであ
るとし、この時の単位時間当りのそれぞれの薄膜材料の
蒸発量をＷ＿Ａ＿１、Ｗ＿Ａ＿２、Ｗ＿Ａ＿３、・・・
・・・Ｗ＿Ａ＿ｎ（但し、Ｗ＿Ａ＿１：Ｗ＿Ａ＿２：Ｗ
＿Ａ＿３：・・・・・・Ｗ＿Ａ＿ｎ＝Ｆ＿Ａ＿１：Ｆ＿
Ａ＿２：Ｆ＿Ａ＿３：・・・・・・Ｆ＿Ａ＿ｎ）とする
と、それぞれの薄膜材料の前記るつぼへの供給速度をＷ
＿Ａ＿１、Ｗ＿Ａ＿２、Ｗ＿Ａ＿３・・・・・・Ｗ＿Ａ
＿ｎに略等しくなるようにしたことを特徴とする真空蒸
着方法。
（２）減圧雰囲気中に、薄膜材料を溶解するるつぼと、
そのるつぼから蒸発する前記薄膜材料の蒸気が付着して
薄膜が形成される基体とを設け、ｎ（但しｎ≧２）種類
の薄膜材料Ａ＿１、Ａ＿２、Ａ＿３、・・・・・・Ａ＿
ｎが溶解した時の組成比がＬ＿Ａ＿１：Ｌ＿Ａ＿２：Ｌ
＿Ａ＿３・・・・・・Ｌ＿Ａ＿ｎの時、前記基板に形成
される薄膜の前記材料の目標とする組成比がＦ＿Ａ＿１
：Ｆ＿Ａ＿２：Ｆ＿Ａ＿３・・・・・・Ｆ＿Ａ＿ｎであ
るとし、この時の単位時間当りのそれぞれの薄膜材料の
蒸発量をＷ＿Ａ＿１、Ｗ＿Ａ＿２、Ｗ＿Ａ＿３、・・・
・・・Ｗ＿Ａ＿ｎ（但し、Ｗ＿Ａ＿１：Ｗ＿Ａ＿２：Ｗ
＿Ａ＿３：・・・・・・Ｗ＿Ａ＿ｎ＝Ｆ＿Ａ＿１：Ｆ＿
Ａ＿２：Ｆ＿Ａ＿３：・・・・・・Ｆ＿Ａ＿ｎ）とし、
前記溶解した薄膜材料の単位時間当りのるつぼ内での所
望の減少量をそれぞれＤ＿Ａ＿１、Ｄ＿Ａ＿２、Ｄ＿Ａ
＿３・・・・・・Ｄ＿Ａ＿ｎとし、前記薄膜材料の前記
るつぼへの供給速度をそれぞれＳ＿Ａ＿１、Ｓ＿Ａ＿２
、Ｓ＿Ａ＿３・・・・・・Ｓ＿Ａ＿ｎとした場合に、各
量の間に概ねＬ＿Ａ＿１：Ｌ＿Ａ＿２：Ｌ＿Ａ＿３・・
・・・・Ｌ＿Ａ＿ｎ＝Ｄ＿Ａ＿１：Ｄ＿Ａ＿２：Ｄ＿Ａ
＿３・・・・・・Ｄ＿Ａ＿ｎ、Ｗ＿Ａ＿１＝Ｄ＿Ａ＿１
＋Ｓ＿Ａ＿１、Ｗ＿Ａ＿２＝Ｄ＿Ａ＿２＋Ｓ＿Ａ＿２、
Ｗ＿Ａ＿３＝Ｄ＿Ａ＿３＋Ｓ＿Ａ＿３・・・・・・Ｗ＿
Ａ＿ｎ＝Ｄ＿Ａ＿ｎ＋Ｓ＿Ａ＿ｎの関係が成立すること
を特徴とする真空蒸着方法。
（３）減圧雰囲気中に、薄膜材料を溶解するるつぼと、
そのるつぼから蒸発する前記薄膜材料の蒸気が付着して
薄膜が形成される基体とを設け、ｎ（但しｎ≧２）種類
の薄膜材料Ａ＿１、Ａ＿２、Ａ＿３、・・・・・・Ａ＿
ｎが溶解した時の組成比がＬ＿Ａ＿１：Ｌ＿Ａ＿２：Ｌ
＿Ａ＿３・・・・・・Ｌ＿Ａ＿ｎの時、前記基板に形成
される薄膜の前記材料の組成比が目標とする比Ｆ＿Ａ＿
１：Ｆ＿Ａ＿２：Ｆ＿Ａ＿３・・・・・・Ｆ＿Ａ＿ｎで
あるとし、この時の単位時間当りのそれぞれの薄膜材料
の蒸発量をＷ＿Ａ＿１、Ｗ＿Ａ＿２、Ｗ＿Ａ＿３、・・
・・・・Ｗ＿Ａ＿ｎ（但し、Ｗ＿Ａ＿１：Ｗ＿Ａ＿２：
Ｗ＿Ａ＿３：・・・・・・Ｗ＿Ａ＿ｎ＝Ｆ＿Ａ＿１：Ｆ
＿Ａ＿２：Ｆ＿Ａ＿３：・・・・・・Ｆ＿Ａ＿ｎ）とし
、前記溶解した薄膜材料の単位時間当りのるつぼ内での
所望の増加量あるいはるつぼからのオーバフロー量をそ
れぞれＩ＿Ａ＿１、Ｉ＿Ａ＿２、Ｉ＿Ａ＿３・・・・・
・Ｉ＿Ａ＿ｎとし、前記薄膜材料の前記るつぼへの供給
速度をそれぞれ略Ｓ＿Ａ＿１、Ｓ＿Ａ＿２、Ｓ＿Ａ＿３
・・・・・・Ｓ＿Ａ＿ｎとした場合に、各量の間に概ね
Ｌ＿Ａ＿１：Ｌ＿Ａ＿２：Ｌ＿Ａ＿３・・・・・・Ｌ＿
Ａ＿ｎ＝Ｉ＿Ａ＿１：Ｉ＿Ａ＿２：Ｉ＿Ａ＿３・・・・
・・Ｉ＿Ａ＿ｎ、Ｓ＿Ａ＿１＝Ｉ＿Ａ＿１＋Ｗ＿Ａ＿１
、Ｓ＿Ａ＿２＝Ｉ＿Ａ＿２＋Ｗ＿Ａ＿２、Ｓ＿Ａ＿３＝
Ｉ＿Ａ＿３＋Ｗ＿Ａ＿３、・・・・・・Ｓ＿Ａ＿ｎ＝Ｉ
＿Ａ＿ｎ＋Ｗ＿Ａ＿ｎの関係が成立することを特徴とす
る真空蒸着方法。