JPS63274756A - 真空蒸着多層薄膜形成装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、真空蒸着多層薄膜形成装置に関するものであ
り、詳しくは、基板の表面上に薄層を順次蒸着させて積
層することにより得られる多層薄膜、殊に、異なる種類
の薄層が交互又は周期的に、しかも、数十層以上の高層
に積層されてなる多層薄膜を超高速で形成させることが
可能である工業的に有利な真空蒸着多層薄膜形成装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

近年、真空蒸着により多層薄膜を形成することが盛んに
行われている。

その一つとして、例えば「人工格子薄膜」がある、「人
工格子ｍ膜」とは、異なる種類の蒸着物質の薄層が交互
に積層されており、各薄層はそれぞれ蒸着物質そのもの
の結晶構造を有しているが、一方、異なる種類の蒸着物
質のそれぞれ一層当たりの厚さの和をもって一周期とす
る周期構造が基板面に垂直な方向に一次元的に形成され
ている多層薄膜であり、新素材として物性面でも応用面
でも研究、開発が盛んである。

他の一つの例は、本発明者が既に提案している熱電堆用
の材料として好適である金属及び無機絶縁物質からなる
多層薄膜である。（特願昭６１−９０８８０号）。

即ち、この多層薄膜は、４１ｇＯｓ　、ＳｉＯ、ＭｇＯ
等の絶縁層を介して隣接した異種金属（コンスタンクン
金属と鉄又は淵の金属等熱電対金属）の側面の一端を接
合して一対の熱電対を形成し、次に、相対する側面の他
端を接合するというように、絶縁層を介して隣接した異
種金属の側面を積層順序に従って一端と他端とで交互に
接合する操作を繰り返すことによって熱電対が多層に亘
り直列に接続した熱電堆を形成するものであり、これに
よって高感度の熱電堆温度計や高出力の熱電池として使
用することができるものである。この多層薄膜は、薄層
が高層に積層される程、高感度、高出力となる為、目的
に応じて薄層を数百層、数千層と高層に積層させること
が必要となる。

多層薄膜を形成する真空蒸着の従来の一つの例の概略図
を図５に示す。

図５中、１は真空槽、２ａ及び２ｂは蒸発源、３は蒸発
基板、Ａ及びＢは蒸発物質である。また、図中９は膜厚
測定素子、１０ａ及び１０ｂは自動シャッター、ｌｌａ
及びｌｌｂは蒸発物質の蒸発状況のモニターに使用する
膜厚測定素子である。所望の真空度まで排気した真空装
置内で、蒸発物ｉＡ及びＢを電子銃加熱により蒸発させ
、シャッター１０ａ、１０ｂを交互に開閉することによ
り固定して配置されている蒸発基板３上にＦＩＦｆＡ及
びＢを交互に積層させるものである。

多層薄膜を形成する真空蒸着の従来の他の一つの１例は
、図６の概略図に示されるように真空槽中に薄層の種類
に等しい数の蒸発源が配置されたものである。

図６中、１は真空槽、３は蒸着基体、２ａ及び２ｂは蒸
発源であり、Ａ及びＢは蒸発物質である。また、図中１
２乃至１５はローラ、１６ａ乃至１６ｃは遮体、１７ａ
乃至１７ｃは遮蔽組体、１８ａ及び１８ｂは膜厚を制御
する為の光学モニタの投受光器を示す。所望の真空度ま
で排気した真空装置内で、シート状の基体３が巻出しロ
ーラから巻出され、移送路１９の区域２０ａにおいて、
蒸発物質Ａが蒸発されて薄層が形成され、次いで、区域
２０ｂにおいて蒸発物質Ｂが蒸発されて薄層が形成され
た後に、巻取りローラ１５に巻き取られ、巻取リローラ
１５に巻取られた蒸着基体３は再び巻出しローラ１２へ
戻され、このような作動を必要回数繰り返すことによっ
て多層薄膜を形成するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

多層薄膜、殊に、異なる種類の薄層が交互又は周期的に
、しかも、数十層以上の高層に積層されてなる多層薄膜
を工業的に有利に形成する為には、薄層を超高速で形成
することが必要であり、その為の真空蒸着装置は現在量
も要求されているところであるが、前述した公知の真空
蒸着装置は、いずれもその作動機構に起因して薄層形成
速度に限界があった。

即ち、図５に示した真空蒸着装置における多層薄膜は、
自動シャッター１０ａを開け、自動シャッター１０ｂを
閉じた状態では、蒸発物質Ａのみが蒸発して蒸着基板３
に到達して薄層が形成され、次いで、自動シャッター１
０ａを閉じ、自動シャッター１０ｂを開けた状態では、
蒸発物ＷＢのみが蒸発して基板３に到達して薄層が形成
され、これらの操作を交互に必要回数繰り返すことによ
って形成されるものであるから、薄層形成速度は、自動
シャッターの開閉速度の制約を受けることになる。

図６に示した真空蒸着装置における多層薄膜は、シート
状の基体３が巻き出しローラから巻き出され、移送路１
９の区域２０ａ及び２０ｂにおいて薄層が形成された後
に、巻き取りローラ１５に巻き取られ、この巻き取りロ
ーラ１５に巻き取られた基体３は再び巻き出しローラ７
へ戻され、このような作動を必要回数繰り返すことによ
って形成されるものであるから、薄層形成速度は、ロー
ラの巻き出し速度の制約を受けることになる。

上述した通り、多層薄膜を工業的に有利に形成する為に
、薄層を超高速で形成することが可能な真空蒸着装置が
強く要求されている。

〔問題を解決する為の手段〕

本発明者は、多ＪＩＩ薄膜を工業的に有利に形成する為
に、薄層を超高速で形成することが可能な真空蒸着装置
を開発すべく、種々検討を重ねた結果、本発明に到達し
たものである。

即ち、本発明は、真空槽ｌ、該真空槽１内に配置されて
いる複数個の蒸発源２、該蒸発源２に対向して配置され
ている回転基板３及び該回転基板３の真下近傍に位置し
て配置されており、且つ、前記蒸発源２からの蒸発物質
が前記回転基板３に到達する為の複数個の開口部４を有
する固定円盤５からなる真空蒸着多層薄膜形成装置であ
って、前記固定円盤５に設けられた前記開口部４が、異
なる二つの同心円と該固定円盤の中心点を一端とする二
つの放射線とによって囲まれる位置に配備されているホ
真空蒸養蚕Ｎｙｌ膜形成装置である。

〔作　　用〕

先ず、本発明に係る真空蒸着多層薄膜形成装置の特徴と
するところは、蒸着基板が回転移動する機構を備えてい
る点である。

本発明に係る真空Ｍ養蚕Ｎ薄膜形成装置を用いて多Ｎ薄
膜を形成する場合には、基板の回転に伴って順次薄層が
ｍＮされるものであるから、薄膜形成速度は、基板の回
転速度に律されるので、多Ｎ薄膜を超高速で形成するこ
とが可能である。

次に、本発明に係る真空蒸養蚕Ｎ薄膜形成装置を用いて
多ＮＦＩＪ膜を形成する場合を図１乃至図４に基づいて
説明する。

尚、図５及び図６を参照にして説明した従来の装置と同
−又は類偵の構成要素は、なるべく同一の符号を使用し
、場合によっては説明を省略または簡略にする。

図１は、本発明に係る真空蒸養蚕Ｎ薄膜形成装置の図解
的正面図、図２は、本発明に係る固定円盤の図解的平面
図及び図３は、本発明に係る回転基板の図解的底面図で
ある０図４は形成する多層薄膜の積層状態を示す図解的
断面図である。

図中、１は真空槽、２ａ乃至２ｄは蒸発源、Ａ乃至Ｃは
蒸発物質、３は回転基板、４ａ乃至４ｄは開口部、５は
回転円盤、６ａ乃至６ｄは開口部の内周部分、７ａ乃至
７ｄは開口部の外周部分、８ａ・・・・８ｆ・・は基板
材料である。

尚、図２における２ａ乃至２ｄの蒸発源及びＡ乃至Ｃの
蒸発物質は、固定基板の上方から開口部を通して下方に
見える当該蒸発源及び当該蒸発物質を示したものである
。

今、蒸発物質入としてコンスタンクン金属、蒸発物質Ｂ
として銅金属及び蒸発物′ＪｔＣとしてＡｌｔｏｚを用
い、図４に示す積層順序に従って、多層薄膜を形成する
場合について説明する。

先ず、回転基板の底面には、図３の８ａ、８ｂ、　８ｃ
・・・・に示されるように、必要とする試料片の大きさ
に応じた大きさの基板材料を設置しておく。

回転基Ｆｉ３が矢印の方向に回転して基板材料８ａ、８
ｂ、　８ｃ・・・・８ｆが開口部４ａの位置に移動した
時、該開口部４ａの真下に設置されている蒸発源２ａか
ら蒸発したコンスタンクン金ＨＡが開口部４ａを通して
基板材料８ａ、８ｂ、８ｃ・・・・８ｆ上に到達し、図
４に示される通り、基板上に第１Ｎであるコンスタンタ
ン金属層が形成される。

尚、図４に示されている多層薄膜の左側面部及び右側面
部は、それぞれ図２に示されている開口部４ａの内周部
分６ａ及び外周部分７ａに相当するものとする。

基板上に形成されるコンスタンクン金属薄膜は、固定円
盤が回転基板の真下且つ近傍に配置されているので、固
定円盤の開口部の位置に対応した位置に形成される。

次に、回転基板３が矢印の方向に回転して、第１層であ
るコンスタンタン金属薄層が形成された基板材料８ａ、
　８ｂ、８ｃ・・・・８ｆが開口部４ｂの位置に移動し
た時、該開口部４ｂの真下に設置されている蒸発源２ｂ
から蒸発したＡｔオＯｓ　Ｃが開口部４ｂを通してコン
スタンクン金属薄膜上に到達し、図４に示される通り、
第１層であるコンスタンタン金属薄膜上に第２層である
Ａｌｔｏｓ　８層が形成される。

更に、回転基板が矢印の方向に回転して、第２層である
Ａｌｔｏｓ薄層が形成された基板材料８ａ、　ａｂ。

８ｃ・・・・８ｆが開口部４ｃの位置に移動した時、該
開口部４Ｃの真下に設置されている蒸発源２Ｃから蒸発
した銅金属Ｂが開口部４ｃを通してＡｈＯｓ薄層上に到
達し、開口部４ｃの位置に対応して第３Ｎである銅金属
薄層が形成され、次いで、該銅金属薄層が形成された基
板材料８ａ、８ｂ、８Ｃ・・・・８ｆが開口部４ｄの位
置に移動した時、該開口部４ｄの真下に設置されている
蒸発源２ｄから蒸発したＡｌｔｏｓが開口部４ｄを通し
て銅金属薄層上に到達し、開口部４ｄの位置に対応して
第４ＮであるＡｌ２Ｏ３ｇｊＮが形成される。

この時の積層状態は、図４に示す通りである。

上述した通り、回転基板を一回転する間に、基板上にコ
ンスタンタン金属ｍＮ、　ＡＩｔｏ３薄層、銅金属薄層
及びＡ＋、Ｏ，薄層が、順次に積層されて一周期を構成
する多層薄膜が形成され、その後、回転基板の回転回数
に応じて一周期を構成する多層薄膜が積層される。

〔実施例〕

次に、実施例並びに比較例により、本発明を説明する。

実施例１ 蒸着物質Ａとしてコンスタンクン（６０Ｃｕ−４ＯＮ＋
）、蒸着物ｆＢとしてＳｉＯ、蒸着物質ＣとしてＦｅを
用い、図１乃至図３に示す本発明に係る真空蒸着多層薄
膜形成装置によって多層Ｗ４膜を形成する。

上記各蒸着物質を図２の２８乃至２ｄに示す位置に配置
し、基板材料としてポリエチレンテレフタレートフィル
ム（厚さ１ｍｓ、長さ７０ＩＩＩＩｌ、内周部分の中４
ｍｍ、外周部分の巾８ｎ＋ｍ）４８枚を図３に示すよう
に回転基板に配備した後、ポンプで真空装置内を１０”
　Ｔｏｒｒ台の真空状態にした。

次いで、蒸＠膜厚を水晶発振式膜厚計で制御しながら、
回転基板を回転させ、且つ、上記各蒸発物質を電子銃加
熱により蒸発させることによって、基板上にコンスタン
クン−５ｉＯ−Ｆｅ−５ｉＯの順に交互に蒸着させて多
層薄膜の作製を行った。

蒸着速度２人／ｓｅｃ、蒸発中の真空度Ｉ　Ｘｌ０−’
　Ｔｏｒｒ程度、蒸着基板の温度３０℃以下に保持した
条件下で、１時間後に膜′１ｇ−０，４３μ麟の多層薄
膜を得た。

この多層薄膜は、コンスタンクン薄層２０人、ＳｉＯ薄
層２０人、Ｆｅ１ｊｉｉ２０人及びＳｉＯ薄層２０人を
一周期として５４周期形成されていた。

比較例１ 図５に示した装置を用い、実施例１と同様にして多層薄
膜の作製を行った。

蒸着速度２人７ｓｅｃ−、蒸発中の真空度Ｉ　Ｘｌ０−
＠Ｔ。

ｒ「程度、蒸着基板の温度３０℃以下に保持した条件下
で、６時間後にｓ′１ｇ−ｏ、ａ３μｍの多Ｊｌ簿膜を
得た。

この多層薄膜は、コンスンタンタンｆｉｌｌＷ２０人、
ＳｉＯ薄層２０人、Ｆｅ薄層２０人及びＳｉＯ薄層２０
人を一周期として５４周期構成されていた。

〔発明の効果〕

本発明に係る真空蒸着多層薄膜形成装置は、前出実施例
に示した通り、蒸着基板を回転移動する機構を備えてお
り、Ｉｌｌ形成速度を回転速度によって制御するもので
あるから、薄層を超高速で形成することが可能であり、
多層薄膜、特に、数十層以上の高層に積層されてなる多
Ｎ”ｉｌＨを工業的に有利に形成する為の真空蒸着多層
薄膜形成装置として好適である。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明に係る真空蒸着多層ＨＩＱ形成装置を示す
図解的断面図、図２は本発明に係る固定円盤を示す図解
的平面図、図３は本発明に係る回転基板を示す図解的底
面図、図４は本発明に係る多７Ｗ″ｆｉ膜の積層状態を
示す図解的断面図、図５は従来の真空蒸養蚕Ｎ１膜形成
装置の１例を示す図解的断面図及び図６は従来の真空蒸
着多層薄膜形成装置の別の例を示す図解的断面図である
。 図面において、１は真空槽、２ａ乃至２ｄは蒸着源、３
は回転基板、４ａ乃至４ｄは開口部、５は固定円盤、６
ａ乃至６ｄは開口部の内周部分、７ａ乃至７ｄは開口部
の外周部分、８ａ・・・・８ｆ・・・・は基板材料を示
す。９は膜厚測定素子、１０ａ及び１０ｂは自動シャッ
ター、１１ａ及びｌｌｂは蒸発物質の蒸発状況に使用す
る膜厚測定素子、１２乃至１５はローラ、１６ａ乃至１
６ｃは遮体、１７ａ乃至１７ｃは遮蔽組立体、１８ａ乃
至１８ｂは膜厚を制御する為の光学モニタの投受光器及
び１９は移送路、２０ａ及び２０ｂは移送路１９に沿っ
て移動する区域である。また、Ａ乃至Ｃは蒸発物質であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空槽１、該真空槽１内に配置されている複数個
   の蒸発源２、該蒸発源２に対向して配置されている回転
   基板３及び該回転基板３の真下近傍に位置して配置され
   ており、且つ、前記蒸発源２からの蒸発物質が前記回転
   基板３に到達する為の複数個の開口部４を有する固定円
   盤５からなる真空蒸着多層薄膜形成装置であって、前記
   固定円盤５に設けられた前記開口部４が、異なる二つの
   同心円と該固定円盤の中心点を一端とする二つの放射線
   とによって囲まれる位置に配備されていることを特徴と
   する真空蒸着多層薄膜形成装置。