JPH06502448A - 真空中の蒸発による膜形成装置 - 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】 真空中の蒸発による膜形成装置 技術分野 本発明は、真空中の蒸着被覆の技術に関し、更に詳しくは、真空中の蒸着によっ て膜形成を行う装置を取り扱う。

真空中の蒸発によって好ましくはパラジウム、プラチナ、銀、金のような高価な 材料の膜を形成する装置は、電子・無線通信工学及び音響学において、そして例 えば集積回路の製造において、同様に金属被覆及び真空中の水晶振動子の調整に おいて、用いられ得る。

現在量も有望なのは、垂直に位置決めされた基材上に蒸着によって膜を形成する 技術であり、それは基材の水平方向の位置決めを伴う方法と比較して基材の無意 味な汚染のために通常の程度の製品の最大なる産出を保証することを可能とする 。真空中の蒸着によって膜を形成する装置上に課せられる主たる要求は、簡単な 構造の装置を用いての被覆材料の低損失と膜厚の高均一性とにある。

発明の背景 真空中の蒸発によって膜を形成する装置（ＧＢ、　Ｂ、　１５１７０８５）が公 知であり、それは蒸発される材料を含有するデビテウス（ｄｅｂ　ｉ　ｔｅｕｓ ｅ）を有し、被覆材料の加熱及び蒸着のためにデビテウス（ｄｅｂ　ｉ　ｔｅｕ ｓｅ）を通って電流が直接流れる。基材はデビテウス（ｄｅｂ　ｉ　ｔｅｕｓｅ ）に反して水平に配置され、且つ互いに関して離隔される。

この装置は、蒸発される材料の指向性流れの欠乏のために被覆材料の多大な損失 を特徴とし、またそれは水平の基材上に膜を形成することのみに用いられ得る。

蒸発される材料の指向性流れを作るため、例えば蒸発されるべき材料を包含する 湯だまりとこの湯だまりの上部に設けられるノズルとを収容するヒータを具える 真空設備用の蒸発器（ＳＵ、　Ａ、　３９７５６７）において、ノズルが用いら れる。基材は水平に位置決めされ、またノズル軸線上に整列され且つノズルの出 口縁部から離隔される。

また、この従来技術の蒸発器は、ノズルの壁に近接する流れにおける境界層の有 効利用性を特徴とし、境界層の幅は実際に用いられる蒸発材料の速度を有する流 れの実質的な部分を包含する。この層から発せられる分子は無秩序に移動し、且 つ被覆材料の損失における増大を生ぜしめる。

被覆材料の損失の実質的減少は、真空中の蒸着によって膜を形成する装置（ＵＳ 、　Ａ、　４７００６６０）における場合の如く基材に付着し得ない蒸発される 材料の固相の回収の技術を用いることによって達成され得る。この装置は、被覆 材料の蒸発のためのチャンバと、このチャンバの外側に設けられた加熱要素と、 連通する平行チャンバとを有し、同一構造から成る各チャンバは全く同一の軸線 上に整列された２つの部分を有する。被覆材料を蒸発させるチャンバと平行チャ ンバとは、対称な交差平面を有するパイプラインを有する。蒸発チャンバの底部 は、被覆材料を包含する湯だまり内に位置決めされる。

両チャンバは対称平面に延びる開１」を具えたダイヤフラムによって分離され得 る。

パイプラインは、被覆材料が消費され且つ補充されるにつれて規Ｉｌｌ正しい間 隔で回転される。そして、それは基材に付着し得ない被覆材料がその上に堆積さ れている湯だまり内にその端部で受容されるべきであるように配置される。この 材料は次の蒸発サイクルにおいて用いられる。

しかし、なから、上記装置は、被覆材料が蒸発チャンバを形成するパイプライン と湯だまりとの間のジヨイントにおける未シール部を通って流出し得るように、 水平に位置決めされた基材」二に膜を形成することのみに適している。更に、パ イプラインが完全な構造から成り且つ蒸着及び平行チャンバを分離する中間部分 内の環状凹所を有する極めて簡素な様式の装置においては、常に材料はパイプラ インの所定位置の環状凹所領域内に凝縮される。環状凹所内に収集される被覆材 料は、平行チャンバから脱漏する従って付加される膜厚の均一性を低下させる蒸 気流れの分配強度における不均整な変化を生じさせるように、チャンバの一方に 流れ込む。

、更に、単純な形式のこの装置は、たとえそれが水平に位置決めされても基材の 広大な領域の付加された膜厚の高均一性を保証し得ない。そして、その目的のた めのパイプラインに設けた種々のダイアプラムの使用は装置構造を複雑化する。

相当に厚い膜が形成されるべき場合には、平行チャンバに凝縮される材料の層は 、そこから脱漏する従って膜厚の均一性を低下させる意気流れの分配強度におけ る変化を生じさせる。

更に、一般的に多少温度が異なる蒸発チャンバ反び湯だまりからの被覆材料の同 時的な蒸発は、蒸発中の蒸発速度における変化に帰着する。材料の第１の蒸発が 高速度で強加熱面（蒸発チャンバ）から生じ、次いで材料は低速度で弱加熱面（ 湯だまり）から蒸発する。蒸発速度の間の一致を保証するためには、装置を更に 複雑化せしめる蒸発の間の加熱電流の制御が必要となる。

発明の要約 本発明は、垂直に位置決めされた基材を具えた被覆材料の低損失と均一肉厚とを 伴う膜形成を確保するような構造並びに蒸発チャンバ及び平行チャンバの相対位 置を具備する、真空中の蒸発による膜形成装置を提供するという問題に基づく。

上記問題は、平行チャンバと連通ずる、その外側に位置決めされた加熱要素を有 する被覆材料を蒸発させるチャンバを有し、両チャンバは同軸的に構成され、各 々は一対の整列された孔を有し、本発明に従い、孔の軸線は水平方向に延び、被 覆材料を蒸発させるチャンバと平行チャンバとは各々一方の孔に位置決めされた 管状ソケットを有し、被覆材料を蒸発させるチャンバの管状ソケットは平行チャ ンバの他方の孔に受容され、被覆材料を蒸発させるチャンバはその他方の孔に設 けられたシール部材を具え、被覆材料は被覆材料を蒸発させるチャンバに直接語 められる、真空中の蒸発による膜形成装置によって解決される。

装置は、被覆材料を蒸発させるチャンバの孔の軸線に整列され且つそのシール部 材に取着されたロッドををする指向性蒸気流れの形成装置を好ましくは有する。

ロッドの末端部は、被覆材料を蒸発させるチャンバの管状ソケット内に、その内 面とによって透き間を形成するように好ましくは受容される。

ロッドの末端部は好ましくは、被覆材料を蒸発させるチャンバの管状ソケットの 内面の近傍に位置決めされ、且つそれと連通ずるロッドの外面の複数個の孔及び 軸方向通路を有する。

また、装置は好ましくは平行チャンバの管状ソケットの外面に沿って外側に位置 決めされる補助的な加熱要素を有する。

シール部材は、好ましくは主たる加熱要素と一体的に形成される。

本発明に係る、真空中の蒸発による膜形成装置は、垂直に位置決めされた基材の 処理の実施を可能ならしめ、従って通常グレードの製品の産出が増大され且つ被 覆構造の均一性が促進される。これにより、低い材料の消耗の下で被覆膜の高均 一な肉厚が確保される。装置は構造的に簡単であり且つ作動上において信頼性を 有する。

図面の簡単な説明 本発明は、以下添付図面に示された特定の実施例に関して詳細に記載されよう。

第１図は、本発明に係る、長手方向に断面した真空中の蒸発によって膜を形成す る装置の図解的な概略図であり、第２図は、本発明に係る、長手方向に断面した 指向性蒸気流れの形成装置を具えた、第１図と同様の図であり、第３図は、本発 明に係る、長手方向に断面した加熱要素と一体的であるシール部材と補助的加熱 要素とを具えた、指向性蒸気流れの形成装置の別の実施例を示す図である。

発明を実施するための最良の形態 真空中の蒸発によって膜を形成する装置は、被覆材料を蒸発させるためのチャン バ１　（第１図）と、その外側に位置決めされた加熱要素２と、蒸発チャンバと 連通ずる同様構造の平行チャンバ３、とを有する。チャンバ１，３は孔４．５及 び管状ソケット６．７を有する。ソケット４，５及び管状ソケット６．７は、こ の実施例装置においてはチャンバ１，３の対称軸線の幾分上方に延びる水平軸線 ８と全く一致して整列される。チャンバ１及び３間の連通を確立するために、蒸 発チャンバ１の管状ソケット６が平行チャンノイ３の孔５内に受容される。蒸発 チャンバ１は、例えばねじ付ジヨイント（図示せず）を用いる、孔４に設けられ るシール部材９を有する。

被覆材料１０は、蒸発チャンバ１に直接収容され、そのレベルは孔４の下方縁部 の上方側にあるべきでない。

加熱要素２は、蒸発チャンバ１の被覆材料１０の蒸発のために温度を保持し、平 行チャンバ３の温度は被覆材料１０の融解点の下にある。チャンバ３は、管状ソ ケット７を質流し得ない蒸発される材料１０の固相回収のために設計される。

その上に膜を形成する基材１１は、軸線８に沿い管状ソケット７の出口開口に対 して離隔して位置決めされる。

チャンバ１及び３の特異性は、再蒸発のために平行チャンバ３に凝縮される材料 １０を戻すようにそれらの交換を可能ならしめる。

蒸発チャンバ１の管状ソケット６が平行チャンバ３の孔５に受容されるという事 実は、チャンバ１，３が被覆材料１０の溶融と結合するのを防止するように、チ ャンバ１．３間のジヨイント内への蒸気の入場を不可能とし、且つ被覆材料の損 失を回避する。

この実施例において、シール部材９は真空チャンバ（図示せず）に設けられるア ーム１３に取着されるピン１２（第２図）に取着される。チャンバ１及び３は、 蒸発チャンバ１及びシール部材９の熱的拡張においてでさえ孔４の信頼的なシー ルを保証するように、ねじ１５によってアーム１３に取着されたばね１４によっ てシール部材９に対して押圧される。

軸線８に沿って延びるロッド１６形状の指向性蒸気流れ形成装置はシール部材９ 上に設けられる。ロッド１６の末端部は、間に透き間１７が形成されて管状ソケ ット６内に受容される。

環状の透き間１７は基材１１上に形成される膜厚のさらなる均一化を保証する。

ロッド１６の端部並びに管状ソケット６は、大型の基材１１上の膜厚の均一性を 保証するように、例えば円錐形状（図示せず）の異なる構成を有し得る。

【 る。また、加熱要素２は高融解性のシート状金属で形成されされる。この場合、 ロッド１６は、ロッド１６の外面の互いに連〉 融解点を越える管状ソケット７の温度上昇を保証する（第１で軸方向に形成され る。加熱要素２、シール部材９、及び保するねじ付ジヨイントによりシール部材 ９に連結され得る。

平行チャンバ３はサポート２３に取着され、高融解性のシート状金属で形成され た熱遮壁（ｔｈｅｒｍａｌ　５ｃｒｅｅｎ）　２４が熱放射を低減するためにシ ール部材９及び加熱要素２に近接して設けられる。

膜形成装置は次の形式で作用する。

被覆材料１０は蒸発のためにチャンバ１内に詰められる。サポート１１及び全装 置を真空チャンバ（図示せず）内に配置した後、空気が作動圧力のためにそこか ら排出される。次いで加熱要素はスイッチが入れられる。蒸発チャンバ１内の温 度は上昇し、内部の利用できる材料１０はその蒸発に必要な温度まで加熱される 。合成的な蒸発が管状ソケット６から逃げ出し、その一部は基材上に堆積される ように管状ソケット７を貫通し、基材１１に付着し得なかった当該一部は平行チ ャンバ３の内面に凝縮される。

基材上に所望の厚さの膜を形成した後、加熱要素２はスイッチが切られる。次い で被覆材料１０は、必要に応じて平行チャンバ３内に詰められ、チャンバ１及び ３は交換される。従って、平行チャンバ３の壁に堆積した被覆材料ＩＯは新しく 詰められた材料と共に次の被覆サイクルに用いられる。

シール部材９及びチャンバ１，３がビン１２及びばね１４によってアーム１３に 取着される装置（第２図）は同様な形式で作用する。この装置は、透き間１７を 通って漏れ且つ環状の外観を有する蒸気流れが平行チャンバ３を貫流するにつれ て固体断面流れ（ｓｏｌｉｄ−ｓｅｃｔｉｏｎ　ｆｌｏｗ）に変わるので、より 均一なそれらの直径と管状ソケット６からの距離との比が０．４より々の寸法の 基材１１上への膜形成を可能とするように形成されさせ、且つ管状ソケット７に 堆積した被覆材料の層を融解させるように、被覆中に規則正しい間隔で加熱要素 ２０はスイツる装置は、垂直な基材に膜が形成されるのを可能とし、少ない材料 消費の下で膜厚の高い均一性を保証する。

産業上の利用可能性 真空中の蒸発によ、て好ましくはパラジウム、プラチナ、銀、金のような高価な 材料の膜を形成する装置は、電−ｆ−無線通信下学及び音響学において、そして 例えば集積回路の製造において、同様に金属被覆及び真空中の水晶振動子の調整 において、用いられ得る。

国際調査報告 フロントページの続き （３１）優先権主張番号　４６０１８０８／２１（３２）優先日　１９羽年１１ 月１５日（３３）優先権主張国　ソ連（ＳＵ） （３１）優先権主張番号　４６０１８１１／２１（３２）優先日　１９８８年１ １月１５日（３３）優先権主張国　ソ連（ＳＵ） （３１）優先権主張番号　４６０１８１０／２１（３２）優先日　１９８８年１ １月１５日（３３）優先権主張国　ソ連（ＳＯ） ＦＲ，ＧＢ、ＩＴ、ＬＵ、ＮＬ、ＳＥ）、ＨＵ、ＪＰ。

（７２）発明者　ラジコフスキ、アレクサンドル　ニコラエピチ ソビエト連邦、　２５２１０３．キエフ、ウリツァチェシスカヤ、デー６９．ク バルチーラ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．被覆材料を蒸発させるチャンバ（１）と、蒸発チャンバの外側に設けられる 加熱要素（２）と、連通する平行チャンバ（３）、とを有し、チャンバは同様に 構成され、各々は全く同一の軸線（８）上にある一組の孔（４，５）を有する、 真空中の蒸発による膜形成装置において、孔（４，５）の軸線（８）は水平方向 に延び、被覆材料を蒸発させるチャンバ（１）と平行チャンバ（３）とは各々、 それらの孔の１つに位置決めされた管状ソヶツト（６，７）を有し、被覆材料を 蒸発させるチャンバ（１）の管状ソケット（６）は平行チャンバ（３）の他の孔 （５）に受容され、被覆材料を蒸発させるチャンバ（１）はその他の孔（４）に 設けられたシール部材（９）を具え、被覆材料（１０）は被覆材料を蒸発させる チャンバ（１）に直接詰められることを特徴とする、真空中の蒸発による膜形成 装置。 ２．被覆材料を蒸発させるチャンバ（１）の孔（４）の軸線に沿って位置決めさ れ且つそのシール部材（９）に取着されたロッド（１６）形状の指向性蒸気流れ の形成装置を有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の、真空中の蒸発に よる膜形成装置。 ３．上記ロッド（１６）の末端部は、被覆材料を蒸発させるチャンバ（１）の管 状ソケット（６）内に、その内面とによって透き間（１７）を形成するように受 容されることを特徴とする請求の範囲第２項記載の、真空中の蒸発による膜形成 装置。 ４．上記ロッド（１６）の末端部は、被覆材料を蒸発させるチャンバ（１）の管 状ソケット（６）内面の近傍に位置決めされ、ロッド（１６）は、その軸方向通 路と連通するロッド（１６）の外面の複数個の孔（１９）及び軸方向通路（１８ ）を有することを特徴とする、請求の範囲第２項記載の、真空中の蒸発による膜 形成装置。 ５．上記平行チャンバ（３）の管状ソケット（７）の外面に沿って外側に位置決 めされる補助的な加熱要素（２０）を有することを特徴とする請求の範囲第１項 から第４項のいずれか記載の、真空中の蒸発による膜形成装置。 ６．上記シール部材（９）は主たる加熱要素（２）と一体的に形成されることを 特徴とする請求の範囲第１項記載の、真空中の蒸発による膜形成装置。 ７．上記シール部材（９）は主たる加熱要素（２）と一体的に形成されることを 特徴とする請求の範囲第５項記載の、真空中の蒸発による膜形成装置。