JPS63230864A - 金属薄膜の形成方法およびその装置 - 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１ 本発明は真空下で金属Ｓ躾を基材表面に形成させる方法
およびその装置に関する。

［従来の技術〕 真空室内で基材表面に金属薄膜を形成させる方法として
、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリン
グ法などの物理蒸着法（ＰＶＤ法）および熱ＣＶＤ法、
光ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などの化学蒸着法（ＣＶ
Ｄ法）が知られている。

これらはいずれも真空下で気相の金属原子、金属分子ま
たは金属イオン等の気相金属を発生させ、基材表面に薄
膜として堆積させる方法である。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、真空室内に酸素や水分等の金属と反応しやすい
ガス状成分が残存すると、単体金属による蒸着不良を生
じたり不良蒸着膜しか得られないので、真空室内の真空
度は通常では１ＸＩＯ−４Ｔｏｒｒまたはそれ以上に保
つ必要がある。排気によってこの真空度に到達する時間
は、湿度の高い時には著しく長くなり、冬期乾燥時と＾
湿度の季節とでは、所要時間が数倍具なる。

また、気相金ｆｆ（原子、分子、イオン）を発生する際
に使用する加熱源の輻射熱により真空室内壁および基材
から水蒸気等を含むガスが発生し、これが金属と反応し
たり、金属薄膜に収着されて蒸着不良を生ずることがあ
る。これは真空室内壁には蒸着操作において蒸着した金
属膜が存在するので、この膜に大気中の水蒸気等を吸着
していたガスが放出されたり、プラスチック製基材がら
水蒸気あるいはプラスチック特有のガスが放出されるた
めである。

従って、残存ガス及び放出ガスを真空室内から除去する
ことができれば良好な蒸着膜が得られ、少なくとも蒸着
不良もしくは不良蒸着膜の原因となる有害成分を除去で
きれば従来より真空度が低くても良好な蒸着が可能とな
ることが期待される。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、真空室内の残存ガスまたは放出ガスを除去
する方法およびその装置を提供するものである。

すなわち、本発明は真空室内で気相金属を発生させて基
材表面に金属薄膜を形成させる方法において、該真空室
内を排気後、咳気相金属を発生させる前に、該真空室内
を予熱してガスを発生させ、咳真空至内にこれと連通ず
る隔壁で仕切られた収着室内で金属蒸気を発生させて、
該真空室内に存在するガスを該金属により収着すること
を特徴とする金属薄膜の形成方法に関するものである。

また、本発明は、この方法に使用する装置として、前記
真空室内にこれと連通ずる隔壁で仕切られた収着室およ
び該収着室内に金属蒸気を発生する手段を設けた金ｊｉ
ｆｆ膜の形成装置に関するものである。

以下、本発明の真空蒸着方法およびその装置を図面に基
いて具体的に説明するが、本発明はこの例示に限定され
るものではなく、イオンプレーティング法、スパッタリ
ング法、プラズマＣＶＤ法等の真空下で行う各種金属１
ｉ１１１１形成方法および装置に適用できるものである
。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示す装置であ
り、第１図は縦型、第２図は横型の装置である。第３図
は、フィラメントおよび蒸着用金属（収着用金属）の真
空蒸着前の状態を示す図である。第１図、第２図および
第３図左も同一番号は同一部材を表わす。

第１〜２図において、真空室１内には電源１２から電流
調整器１１を介して流れる電流により加熱されるように
置かれたフィラメント５およびそれに載せである蒸着用
金属６が配置され（第３図参照）、その回りには基材取
付治具７およびそれに取り付けた基材８が配置されてい
る。また真空室１と連通した隔壁１０で仕切られた収着
ヱ９が設けられている。収着室９には、フィラメント５
゛′および収着用金属６′が配置されている。第３図の
フィラメント５′にも交流電源１２から電流調整器１１
を介して電流が流れるようにしである。

ここで蒸着用金属６は、加熱により蒸発して長材８にＷ
ＪＩｌｌを形成し得る金属ならば特に制限はないが、Ａ
　Ｊ　−Ｍ　Ｑ　、Ｃｒ　ｓ　Ａ　Ｑ　、Ｎ　＋　、Ａ
　ｕ等があげられる。なお収着用金１１６’　は蒸着用
金属６と同じ性質をもてばよく、蒸着用金属６と同じが
または異なる金属であり、好ましくはＡｊ、Ｍｇ、Ａａ
　、Ｔｉ　、Ｚｎ　、Ｓｎ　、Ｚｒ　、Ｍｏ等があげら
れる。

また隔壁１０では水蒸気、酸素ガスは通すが、蒸発した
金属を実質的に通さないものであればよく、たとえば多
孔性のチタン、ジルコニウム、ニッケル、タンタル等の
金属製隔壁、所定の細孔径を有する酸化ベリリウム、酸
化チタン、酸化ジルコニウム等のせラミクス製隔壁、石
綿繊維製隔壁、多孔性炭素繊維製隔壁、多孔性ガラス製
隔壁等が用いられる。

蒸発した金属は直進するので、隔ｖ１１０の孔部と基材
８との位置関係を適宜設定することが必要である。隔壁
１０の材質は特に問わないが、金属製が好ましい。

収着室９は真空室１と隔壁１０で仕切られておれば、そ
の位置、形状は任意に設計できるが、第１図のように真
空室１内に設けるか、第２図のように真空室１から突出
させて設けることが好ましい。

また、拡散ポンプ２の吸入口を収着室９と結合すること
は、残存ガスおよび放出ガスを収着室９へ導くのに好都
合である。

収着用金属６′によるガスの収着は、蒸発した金属とガ
ス中の成分との反応および／または蒸発した金属が収Ｉ
Ｗ内壁に堆積しこれにガス中の成分が物理的あるいは化
学的に吸着することによって達成される。

真空蒸着を行うには、準備としてまず真空室１内をロー
タリーポンプ４でＩＸ　１０−２　Ｔ　Ｏｒｒ稈度まで
排気し、さらにメカニカルブースターポンプ３および拡
散ポンプ２を併用して１ｘ　１Ｏ−３Ｔ　ｏｒｒ程度ま
で排気する。

次に真空ｖ１内壁および基材８から発生する放出ガスを
収着室９内で収着させる。

収着を行うにはまず収着室９にあるフィラメント５′お
よび真空室１内にあるフィラメント５に電源１２より電
流調整器１１を介してそれぞれ電流を流す。これらフィ
ラメント５および５′への電流の流し方は収着が効果的
に行える方法であれば特に制限はないが、好ましくはフ
ィラメント５には加熱されたフィラメント５により真空
室１内壁および基材８から発生し得る放出ガスの大勢が
適当な時間内に発生するに十分な電流を、また同時にフ
ィラメント５′には収着用台Ｊｉ１６’　が蒸発して残
存ガスおよび前記放出されたガスが十分にしかも直ちに
収着できるような量を流すのがよい。

フィラメント５に流す電流は条件により異なるが一般的
に予熱といわれる範囲の電流、すなわち蒸着電流の量を
１００とした場合に２０〜８０の電流を流すことにより
真空室１内壁および基材８から放出ガスが十分に発生す
る。

真空室１内で発生し辷放出ガスおよび残存ガスは収着室
９において収着用金属６′により収着される。このよう
にして、放出ガスを除去すると同時に急速に真空室１内
の真空度が上がり１×１０”４Ｔｏｒｒ程度になる。そ
こで直ちに蒸着を始めることが好ましい。

蒸着を行うには、フィラメント５へ流れる電流を上げれ
ばよい。また同時に収着を終了するため、フィラメント
５′への電流を切る。このとき、フィラメント５にはす
でに電流が流れていて予熱されているので、直ちにあら
かじめ蒸着に適するように設定されている蒸着設定電流
を流すことができる。なおこの蒸着設定電流はこの電流
により蒸着金属が蒸発して蒸着するに適する電流の値を
いい、これは蒸着の条件で決まるもので、条件としては
蒸着金属の種類、基材の量、真空室内の真空度などがあ
り、良好な蒸着を得るに重要な値の一つである。蒸着設
定電流は一概に決められないが例えば１００〜１０００
０　Ａの範囲で適宜法められる。

フィラメント５に蒸着設定電流が流れることにより、蒸
着用金属６が蒸発して、基材８の表面に金属薄膜を形成
する。

なお基材取付治具７は、蒸着の不均一性を良好にするた
めに、真空室１内にセットしてからは蒸着終了時まで常
に回転させていることが好ましい。

この回転により基材８の全面がフィラメント５側に一様
に対面することが可能となり基材８の全面に均一な蒸着
ができる。

［実施例］ 以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。

友ｔｍ アクリル樹脂製の基材（５０１Ｘ３ａＲ×３１ＩＩＩｌ
、１００個）を真空蒸着するにあたり、蒸着用金属とし
てアルミニウムを用い、フィラメントに撚線タングステ
ンを使ってこれを加熱することによりアルミニウムを蒸
発させて蒸着させ、金属被膜を形成させた。真空蒸着装
置は第１図に示したような装置を用いた。

蒸着の準備として、まず真空室１内をロータリーポンプ
４で１×１０”２Ｔｏｒｒまで排気して、ざらにメカニ
カルブースターポンプ３および拡散ポンプ２を併用して
、ＩＸ　１０−３　Ｔ　Ｏｒｒまで排気した。

次に収着室９のフィラメント５′に電流６００Ａを２０
秒間流してフィラメント５′を予熱する。フィラメント
５′の予熱終了後、フィラメント５に電流６００Ａを流
し、真空室１内に放出ガスを発生させると同時に、フィ
ラメント５′に１００ＯＡの電流を約２０秒間流し収着
用金属６′を蒸発させて真空ｖ１内で発生した放出ガス
を収着させた。この収着により、直ちに真空室１内の真
空度はｌＸ１０’Ｔ　ｏｒｒまで上った。この時にフィ
ラメント５′の電流を切り、収着を終了した。

同時にフィラメント５の電流を１００ＯＡに上げ、フィ
ラメント５をざらに加熱してＭＩＸ用金ｆｆ６をＭ発さ
せ、蒸着を開始した。

蒸着を２０秒間行った後、フィラメント５の電流を切り
、蒸着を終了した。

真空室１内に大気を導入して、真空室１を開けて基材８
を取り出して調べた結果、基材８は１００個すべて良好
な金属Ｉｌｌ！を形成していた。

また蒸着の間、真空室１内の真空度の大きな低下はなく
収着室におけるゲッター反応が十分に効果があることが
確認された。

［発明の効果］ 本発明の効果を掲げると以下の通りである。

■真空室内の真空度を従来と比較した場合、本発明では
低真空度で金属薄膜の形成が開始可能である。

■従って真空に要する時間が短縮されて、ｆＩｊ膜形成
が効率的に行うことができる。

■従来装置では、真空室内におけるフィラメントと基材
の位置関係により金属Ｉｌｌの良否があったが、本発明
による装置を使用すると真空室内の基材の位置による金
属薄膜の良否の差はなく、いずれの位置でも良好な薄膜
形成を行うことができる。

■その結果、真空！内の蒸着可能な有効容積が大きくな
り、一度に多くの基材が薄膜形成可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明による一実施例を示す真空蒸着
の装置図であり、第１図は縦型、第２因は横型の装置図
、 第３図はフィラメントと蒸着用金属（収着用金Ｊｉ）の
真空蒸着前の状態図。 １・・・真空室、　２・・・拡散ポンプ、　３・・・メ
カニカルブースターポンプ、　４・・・ロータリーポン
プ、５．５′・・・フィラメント、　６・・・蒸着用金
属、６′・・・収着用金属、　７・・・基材取付治具、
８・・・基材、　９・・・収着室、　１０・・・隔壁、
１１・・・電流調整器、　１２・・・交流電源、１３・
・・受け。 Ｉ１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空室内で気相金属を発生させて基材表面に金属薄
   膜を形成させる方法において、該真空室内を排気後、該
   気相金属を発生させる前に、該真空室内を予熱してガス
   を発生させ、該真空室内にこれと連通する隔壁で仕切ら
   れた収着室内で金属蒸気を発生させて、該真空室内に存
   在するガスを該金属により収着することを特徴とする金
   属薄膜の形成方法。 ２、前記金属薄膜を形成する方法が、真空蒸着法、イオ
   ンプレーティング法、スパッタリング法、熱ＣＶＤ法、
   光ＣＶＤ法およびプラズマＣＶＤ法から選ばれるいずれ
   か１つである特許請求の範囲第１項記載の金属薄膜の形
   成方法。 ３、真空室内で気相金属を発生させて基材表面に金属薄
   膜を形成させる装置において、該真空室内にこれと連通
   する隔壁で仕切られた収着室および該収着室内に金属蒸
   気を発生する手段を設けたことを特徴とする金属薄膜の
   形成装置。 ４、前記金属薄膜を形成させる方法が真空蒸着法、イオ
   ンプレーティング法、スパッタリング法、熱ＣＶＤ法、
   光ＣＶＤ法およびプラズマＣＶＤ法から選ばれるいずれ
   か１つである特許請求の範囲第３項記載の金属薄膜の形
   成装置。