JPH0959766A - 電子ビーム蒸着用ｐｂｎハースライナおよびｐｂｎハースライナを用いた金属の成膜方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大面積にわたって、結晶性の良い高純度の金
属膜を均一に成膜する。 【解決手段】 ＰＢＮ（パイロリティック窒化ボロン）
からなるライナ本体の表面を導電膜で被覆したハースラ
イナ２１を用いて金属を電子ビーム蒸着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子ビーム蒸着で用
いられるハースライナおよびこれを用いた金属の成膜方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学部品、電子部品等の基板に薄膜を形
成する成膜方式としては、電子ビームを蒸着材料に照射
して加熱し、これを蒸発させる電子ビーム蒸着が汎く用
いられている（「薄膜工学ハンドブック」オーム社発
行，ｐ１０１〜ｐ１０５，昭和５８年１２月１０日発
行）。電子ビーム蒸着の蒸発源として用いられる電子銃
は、一般には水冷された銅製のハース（るつぼ）を複数
個具えており、ハース内に直接蒸着材料を充填し、必要
に応じてハースを回転させて使用ハースを変更しなが
ら、電子ビームを蒸着材料に直接照射して蒸着すること
ができる。しかし一方において、直接ハース内に蒸着材
料を充填するのではなく、ハース内に収納されるハース
ライナと呼ばれる内容器を用い、このハースライナ内に
蒸着材料を充填して電子ビームを照射する場合が多い。

【０００３】ハースライナを用いると、以下のような利
点が得られる。 （１） 蒸着材料に蒸発源の掃除をするとき、小部品で
あるハースライナを外部に取り出して掃除できるので、
掃除が容易である。 （２） 同一の電子銃で異なる蒸着材料を蒸着するとき
でも、ハースライナのみのを交換すればよく、これによ
り蒸着時の汚染を十分に防止できる。

【０００４】ハースライナとしては、炭素製のＣハース
ライナなどが知られている。しかしながら、Ｃハースラ
イナ等の従来の素材で作成されたハースライナでは、非
反応性に乏しく、例えばＣハースライナを用いてアルミ
ニウムを電子ビーム蒸着すると、炭素とアルミニウムが
反応して炭化アルミニウム（Ａｌ₄Ｃ₃）を生じ、得られ
るアルミニウム薄膜の結晶性、純度を低下させる。

【０００５】また、従来のＣハースライナの蒸着物質に
電子ビームを照射させると、ハースライナ内の蒸着物質
の全てが溶融するのではなく、電子ビームが照射された
極く近傍しか溶融しないため基板上に形成される成膜の
膜厚分布が取りにくいという問題があった。そのため、
再現性に限界があり、また、大面積基板への均一膜厚の
薄膜形成が困難であった。さらに、アルミニウムのよう
に濡れる物質を電子ビーム蒸着すると、アルミニウムが
ハースライナ内壁に沿って這上り、溶融状態の視察を困
難にしたり、溶け跡の状態が悪いという問題もあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電子ビーム
蒸着により高純度の金属を成膜することが可能なハース
ライナを提供することを目的とする。本発明は、また、
上記ハースライナを用いて金属の成膜における問題点を
解決することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電子ビーム蒸着
用ＰＢＮハースライナは、ＰＢＮからなるハースライナ
本体の表面を導電性膜で被覆したことを特徴とする。上
記ＰＢＮハースライナを用いると、電子ビーム蒸着によ
り、大面積に高純度の金属を均一に成膜することができ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のＰＢＮハースラ
イナ２１をハース１１内に配設した状態で示す実施例で
あり、図２は、このＰＢＮハースライナ２１の拡大断面
図である。冷却水１３で冷却された銅製のハース１１内
にＰＢＮハースライナ２１が収納されている。ＰＢＮハ
ースライナ２１は、ＰＢＮからなるＰＢＮライナ本体２
３に導電性膜２５が被覆されており、その底部がハース
１１に接触して冷却水１３により冷却されている。

【０００９】ＰＢＮ（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ Ｂｏｒｏｎ
Ｎｉｔｒｉｄｅ：パイロリティック窒化ボロン）は、
ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ：化学的気相成長法）を利用した熱分解法に
より製造できる。ＰＢＮは絶縁性である。ＰＢＮハース
ライナ２１の表面には導電性膜２５が施されており、こ
のＰＢＮハースライナ２１には、蒸着材料としてのＡｌ
等の金属３１が充填されている。電子銃から電子ビーム
を金属３１の表面に照射して電子を投入すると、導電性
膜２５を通してＰＢＮライナ本体２３に電流が流れ、Ｐ
ＢＮライナ本体２３自体が赤熱し、内部の金属３１が蒸
発可能な温度になる。このとき、ＰＢＮハースライナ２
３内の金属は全体的に溶融しており、液面全体から金属
３１が蒸発し、広い面積にわたって膜厚分布を得ること
ができる。すなわち、大面積の基板に対して均一に成膜
することができる。また、同一の面積の基板について従
来のハースライナと比較すれば、再現性がより良好とな
る。

【００１０】仮りに、導電性膜２５が施されていないＰ
ＢＮライナ本体２３に直接金属３１を充填して電子ビー
ムを照射したとすると、ＰＢＮライナ本体２３自体は絶
縁体であるため電子の逃げ場がなく、チャージアップを
起こす。そこで本発明では、ＰＢＮライナ本体２３を導
電性膜２５で被覆し、チャージアップを防止した。電子
は、導電性膜２５を通ってハース１１からリークするこ
とができる。

【００１１】また、ＰＢＮは溶融金属と非常に反応しに
くく、結晶性の良い高純度の金属を成膜することができ
る。導電性膜２５の材料、形成方法は問わないが、ＰＢ
Ｎの特性を生かす意味から溶融金属と反応しにくいもの
が好ましい。このような導電性膜２５の代表例として
は、ＰＧ膜がある。ここでＰＧ膜とはｐｙｒｏｌｙｔｉ
ｃ Ｇｒａｐｈｉｔｅ（ピロリティック グラファイ
ト）を指し、ＰＢＮと同様の手法で製造できる。ＰＢＮ
は熱分解法を利用して作成されるため、ＰＢＮライナ本
体２３は、微視的に見ると図４に示すような一種の積層
膜構造を有し、積層膜の面方向と厚さ方向とでは異方性
を有する。

【００１２】ＰＢＮのもつ熱伝導特性により面方向熱伝
導が大きく、ＰＢＮハースライナ２１の温度分布が均一
となる。一方、厚さ方向の熱伝導度は面方向に比べてか
なり小さく保温性に優れ、小さな電子ビームパワーで効
率的に蒸着を行なうことができる。また、Ａｌのように
漏れやすい金属でも、ＰＢＮハースライナ２１の内壁面
を這上ることがなく、溶融状態の視察の障害となった
り、蒸着処理後にも掃除の面倒などがない。

【００１３】しかし一方において、ＰＢＮは積層構造で
あるが故の問題点もある。図３に示すように、容器状の
ＰＢＮライナ本体２３の開口部端面２３ａでは、積層構
造の末端が露出しており、層間から異物が浸入してＰＢ
Ｎの積層構造が損傷を受けやすい。図１，２の本発明の
実施例では、この開口部端面２３ａを導電性膜２５で被
覆保護し、上記損傷を防止している。

【００１４】図４は本発明のＰＢＮハースライナの他の
実施例を示す断面図であり、導電性膜２５の形成位置が
異なるだけである。導電性膜２５′は、容器状のＰＢＮ
ライナ本体２３の開口部端面２３ａを被覆して保護して
いる。電子ビームにより金属３１に電子が投入される
と、図１、図２の実施例のようにシース１１にリークす
ることはできないが、導電子膜２５′が存在することに
より、反射電子、２次電子、熱電子などの形でリーク
し、金属３１に電子が蓄積してチャージアップを起こす
ことがない。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、ＰＢＮハースライナを
用いることにより以下の作用効果が得られる。 （１） 液面全面から金属が蒸発するので、広い面積に
わたって膜厚分布を得ることができ、再現性の改善、大
面積基板に対する均一成膜が可能となる。 （２） 溶融金属との反応性が低いため、高純度の金属
膜を成膜することができる。 （３） 面方向と厚さ方向で異方性を有するため、保温
性に優れ、小さな電子ビームパワーで蒸着でき、Ａｌの
ように濡れやすい金属でも這上りがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のＰＢＮハースライナをハース
内にセットした状態を示す断面図である。

【図２】図１のＰＢＮハースライナの断面図である。

【図３】ＰＢＮハースライナが積層構造を有することを
模式説明図である。

【図４】本発明のＰＢＮハースライナの他の実施例を示
す断面図である。

【符号の説明】

１１ ハース １３ 冷却水 ２１ ＰＢＮハースライナ ２３ ＰＢＮライナ本体 ２５，２５′ 導電性膜 ３１ 金属

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【手続補正書】

【提出日】平成８年２月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】ＰＢＮ（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ Ｂｏｒｏｎ
Ｎｉｔｒｉｄｅ：パイロリティック窒化ボロン）は、
ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ：化学的気相成長法）を利用した熱分解法に
より製造できる。ＰＢＮは絶縁性である。ＰＢＮハース
ライナ２１の表面には導電性膜２５が施されており、こ
のＰＢＮハースライナ２１には、蒸着材料としてのＡｌ
等の金属３１が充填されている。電子銃から電子ビーム
を金属３１の表面に照射して電子を投入すると、導電性
膜２５を通してＰＢＮライナ２１に電流が流れ、ＰＢＮ
ライナ２１自体が赤熱し、内部の金属３１が蒸発可能な
温度になる。このとき、ＰＢＮハースライナ２１内の金
属は全体的に溶融しており、液面全体から金属３１が蒸
発し、広い面積にわたって膜厚分布を得ることができ
る。すなわち、大面積の基板に対して均一に成膜するこ
とができる。また、同一の面積の基板について従来のハ
ースライナと比較すれば、再現性がより良好となる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】また、ＰＢＮは溶融金属と非常に反応しに
くく、結晶性の良い高純度の金属を成膜することができ
る。導電性膜２５の材料、形成方法は問わないが、ＰＢ
Ｎの特性を生かす意味から溶融金属と反応しにくいもの
が好ましい。このような導電性膜２５の代表例として
は、ＰＧ膜がある。ここでＰＧ膜とはｐｙｒｏｌｙｔｉ
ｃ Ｇｒａｐｈｉｔｅ（パイロリティック グラファイ
ト）を指し、ＰＢＮと同様の手法で製造できる。ＰＢＮ
は熱分解法を利用して作成されるため、ＰＢＮライナ本
体２３は、微視的に見ると図３に示すような一種の積層
膜構造を有し、積層膜の面方向と厚さ方向とでは異方性
を有する。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】図４は本発明のＰＢＮハースライナの他の
実施例を示す断面図であり、導電性膜２５の形成位置が
異なるだけである。導電性膜２５′は、容器状のＰＢＮ
ライナ本体２３の開口部端面２３ａを被覆して保護して
いる。電子ビームにより金属３１に電子が投入される
と、図１、図２の実施例のようにハース１１にリークす
ることはできないが、導電性膜２５′が存在することに
より、反射電子、２次電子、熱電子などの形でリーク
し、金属３１に電子が蓄積してチャージアップを起こす
ことがない。

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

フロントページの続き (72)発明者 菊池 和夫 東京都品川区南大井３丁目２番６号 株式 会社シンクロン内 (72)発明者 遠藤 純 東京都中央区日本橋３丁目９番２号 巴工 業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＰＢＮからなるハースライナ本体の表面
   を導電性膜で被覆したことを特徴とする電子ビーム蒸着
   用ＰＢＮハースライナ。
2. 【請求項２】 ＰＢＮからなるハースライナ本体の表面
   を導電性膜で被覆した電子ビーム蒸着用ＰＢＮハースラ
   イナ内に金属を収納し、該ハースライナ内に電子ビーム
   を照射して蒸着し金属を成膜することを特徴とする金属
   の成膜方法。