JPH0646293U

JPH0646293U - 蒸着用るつぼ

Info

Publication number: JPH0646293U
Application number: JP8113592U
Authority: JP
Inventors: 精一田村; 昌徳新谷; 淳之介大門; 和也樋下田
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1994-06-24

Abstract

(57)【要約】【構成】蒸着用るつぼ１００において、収納ハースラ
イナ７と冷却式ハース１の間に収納ハースライナ７に比
べて低熱伝導物質からなる断熱ハースライナ５を設け、
収納ハースライナ７と断熱ハースライナ５との間、およ
び断熱ハースライナ５と冷却式ハース１との間にそれぞ
れ緩衝材６，４を設けた。【効果】蒸着材料８に加えられた熱は蒸着材料８と収
納ハースライナ７に保持され、蒸着材料８が全体的にか
つ均一に加熱され、溶融蒸着材料表面のスプラッシュ現
象の発生が防止され、被蒸着材料の蒸着速度が向上す
る。また、熱膨張に伴うハースライナの破損が防止され
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ＰＶＤ装置などに使用される蒸着用るつぼに関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、蒸着材料を収納する蒸着用るつぼを設計するにあたっては、高活性金属を蒸着メッキする場合でもこの高活性金属である蒸着材料とハース壁との反応により蒸着材料を汚染しないこと、および、蒸着材料に投入されたエネルギを蒸着材料の溶解に有効に利用するために冷却式ハースのハース壁を通して冷却媒体に奪われる熱量を少なくすること、が重要なことである。そこで、これらの点を考慮して図２に示すように、冷却式ハース１１に低熱伝導物質からなるハースライナ１３を設け、このハースライナ１３の内面を蒸着材料１４よりも高融点の金属板１２で内張した蒸着用るつぼ１０が、特開平１−１９８４６６号公報で提案されている。この蒸着用るつぼ１０では、低熱伝導物質からなるハースライナ１３が冷却式ハース１１内の冷却媒体１６に奪われる熱量を抑制するので、蒸着材料１４に投入されたエネルギ１５を蒸着材料１４の溶解に有効に利用することが可能である。また、ハースライナ１３の内面に内張された高融点の金属板１２が高活性金属とハースライナ１３との反応を防止するので、蒸着材料である高活性金属が汚染されることはない。

【０００３】また、別の蒸着用るつぼとして、図３に示すように、冷却式ハース２１にスペーサ２６を介してハースライナ２２を支持することにより、これら冷却式ハース２１とハースライナ２２との間に断熱空間２３を設け、ハースライナ２２から冷却式ハース２１への熱伝導を遮断するようにした蒸着用るつぼ２０が、特開平１ −２７５７５０号公報で提案されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、図２に示す蒸着用るつぼ１０は、各構成部材である冷却式ハース１１、ハースライナ１３、及び金属板１２の熱膨張率が異なり、蒸着材料加熱時の温度上昇に伴って、冷却式ハース１１によるハースライナ１３の拘束、あるいはハースライナ１３による金属板１２の拘束が生じるために、構成部材が破損する危険性が高いという問題があった。

【０００５】これに対し、図３に示す蒸着用るつぼ２０ではハースライナ２２の膨張は断熱空間２３に吸収されるので、冷却式ハース２１にハースライナ２２が拘束されて破損することはない。しかしながら、ハースライナ２２から冷却式ハース２１へ断熱空間２３を介して熱が放射され、この熱放射による伝熱量は極めて大きいことから十分な断熱性が得られないという問題があった。

【０００６】この点について具体的な説明をすると、向かい合う面間に物質が介在する場合の熱伝導による伝熱量、及び、向かい合う面間に物質が介在しない場合の熱放射による伝熱量はそれぞれ以下の式１、２により求められる。熱伝導による伝熱量

【式１】ｑ＝λ・（θ_１−θ_２）／ｌ熱放射による伝熱量

【式２】ｑ＝εＣｍ・（θ_１ ^４−θ_２ ^４）ｑ：伝熱量 λ：面間に介在する物質の熱伝導率 θ_１、θ_２：面の温度ｌ：面間距離 ε：放射率Ｃ：ステファン・ボルツマン定数ｍ：形態係数なお、形態係数ｍは、ハースライナ２２と冷却式ハース２１の形状より、“１ ”として扱うことができる。

【０００７】前記式１、２を比較した場合、式１から求められる熱伝導の伝熱量は両面間の温度差に比例するのに対し、式２から求められる熱放射の伝熱量は両面間の温度を４乗した値に影響されるために、高温側の面温度が高温になるほど伝熱量は飛躍的に増大する。即ち、チタン（Ｔｉ）等の高融点材料を溶解する場合、ハースライナ２２の外表面は高温となり、熱放射による伝熱量は飛躍的に増大して十分な断熱性が得られない。

【０００８】そこで、蒸着用るつぼ２０において、熱放射による伝熱量を抑制するため、ハースライナ２２の外表面と冷却式ハース２１の内表面に鏡面仕上げを施し、低放射率面を形成する方法がある。しかし、長期に蒸着が行なわれる場合には、蒸発した蒸着材料２４がハースライナ２２と冷却式ハース２１との間の断熱空間２３へ回り込み、ハースライナ２２の外表面と冷却式ハース２１の内表面に徐々に成膜されてそれぞれの放射率が上昇し、ハースライナ２２と冷却式ハース２１との間の熱放射による伝熱量が徐々に上昇する。また、蒸着材料加熱時、高温であるハースライナ２２の表面がチャンバ内の残存酸素により酸化し、その結果ハースライナ２２の放射率が上昇し、ハースライナ２２と冷却式ハース２１との間の熱放射による伝熱量が徐々に上昇する。そして、これら熱放射による伝熱量の増加により長期に安定して蒸着材料を溶解することは不可能となる。なお、蒸着用るつぼ２０において、ハースライナ２２と冷却式ハース２１との距離を長くして熱放射による伝熱量を抑制することも考えられるが、蒸着材料２４を収納するハースライナ２２の内容積に対して蒸着用るつぼ２０が必要以上に大きくなり、実用的ではない。

【０００９】以上のように、図２の蒸着用るつぼ１０では、各構成部材が破損する危険性があり、図３の蒸着用るつぼ２０では実質的に断熱性が向上しておらず、長期に安定して蒸着材料を溶解することは不可能であった。

【００１０】本考案は、このような問題点に着目してなされたものであり、蒸着材料の汚染、および、蒸着用るつぼの各構成部材の破損を防止しながら、蒸着材料に投入されるエネルギを効率よく利用して、蒸着材料を溶解、蒸発させ得る蒸着用るつぼを提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

そこで、本考案は、これら蒸着用るつぼの問題点を解決するためになされたもので、収納ハースライナと冷却式ハースとの間に収納ハースライナに比べて低熱伝導物質からなる断熱ハースライナを設け、前記収納ハースライナと断熱ハースライナとの間、および断熱ハースライナと冷却式ハースとの間にそれぞれ緩衝材を設けたものである。

【００１２】

【作用】

前記構成からなる蒸着用るつぼでは、収納ハースライナと冷却式ハースとの間に設けた低熱伝導物質の断熱ハースライナ、並びに収納ハースライナと断熱ハースライナとの間および断熱ハースライナと冷却式ハースとの間に設けた緩衝材によって、前記収納ハースライナからの放熱が減少する。したがって、収納ハースライナに収容されている蒸着材料に投入されたエネルギは蒸着材料の溶融に効率よく利用され、蒸着材料は均一に加熱されることになり、蒸着材料の溶融面積が拡大し、蒸発速度も著しく向上する。また、収納ハースライナ、断熱ハースライナ、さらに冷却式ハースの熱膨張は緩衝材に吸収され、これらの部材に無理な力が作用して破損することはない。そのため、長期に亘り効率のよい蒸着が可能となる。

【００１３】

【実施例】

以下、添付図面を参照して本考案の実施例について説明する。図１は本考案にかかる蒸着用るつぼの断面を示し、この蒸着用るつぼ１００の冷却式ハース１に空間部２が形成され、この空間部２に冷却媒体Ｗが循環されている。また、冷却式ハース１の上部には、ライナ収容部３が形成され、このライナ収容部３に容器状の断熱ハースライナ５、収納ハースライナ７が順次着脱自在に収容されており、冷却式ハース１と断熱ハースライナ５との間に緩衝材４、断熱ハースライナ５と収納ハースライナ７との間に緩衝材６がそれぞれ介在されている。

【００１４】前記収納ハースライナ７は高温でも蒸着材料と反応しない高融点材料例えばグラファイトで形成され、断熱ハースライナ５は収納ハースライナ７よりも低熱伝導物質例えばセラミックスで形成されている。また、緩衝材４，６は耐熱性、伸縮性の良い材料、例えばカーボン繊維を積層したカーボンフェルトが使用されている。

【００１５】上記蒸着用るつぼ１００では、収納ハースライナ７に蒸着材料８が収容される。そして、蒸着材料８は電子銃（図示せず）から発射された電子ビーム９が照射されて加熱溶解され、その蒸気が図示しない基板上に付着して薄膜が形成される。また、蒸着材料８が加熱されると、その熱は収納ハースライナ７に伝達される。しかしながら、収納ハースライナ７の周囲は、これよりも低熱伝導物質からなる断熱ハースライナ５で囲われているので、収納ハースライナ７から冷却式ハース１への伝熱量は極めて低く、蒸着材料８および収納ハースライナ７の熱損失は僅かである。加えて、収納ハースライナ７と断熱ハースライナ５、および断熱ハースライナ５と冷却式ハース１との間の空間にはそれぞれ緩衝材６，４が充填されているので、これらの対向面間での熱放射による伝熱量は抑制されかつこれらの対向面に蒸着材料８の蒸気が付着して熱放射による伝熱量が徐々に上昇することはない。したがって、電子ビーム９によって加えられたエネルギは殆どが蒸着材料８と収納ハースライナ７に保持され、蒸着材料８が全体的にかつ均一に加熱され、単に電子ビーム９の照射領域に限らず、表面全体から蒸着材料８が蒸発するので、溶融蒸着材料表面のスプラッシュ現象は発生しにくくなるし、基板上への蒸着速度が著しく向上する。さらに、収納ハースライナ７，断熱ハースライナ５および冷却式ハース１の熱膨張は緩衝材６，４にそれぞれ吸収されるので、これら収納ハースライナ７などには無理な力がかからず、破損することもないし、蒸着材料の変更と共に容易に収納ハースライナ７や断熱ハースライナ５を交換することができる。

【００１６】なお、前記説明では、収納ハースライナ７，断熱ハースライナ５および緩衝材６，４の材質をぞれぞれ例示したがこれに限らず、蒸着材料の種類，蒸着形態等に応じて、またそれぞれの機能（高融点，低熱伝導率）において優れたあらゆる材料のものが使用できる。

【００１７】

【考案の効果】

以上の説明で明らかなように、本考案にかかる蒸着用るつぼでは、蒸着材料を収容した収納ハースライナは、これよりも低熱伝導率の物質からなる断熱ハースライナに囲まれているので、収納ハースライナから冷却式ハースへ伝わる熱は少ない。また、収納ハースライナと断熱ハースライナ、および断熱ハースライナと冷却式ハースとの間にはそれぞれ緩衝材が充填されているので、これらの対向面間での熱放射による伝熱量は抑制されかつこれらの対向面に蒸着材料が付着して熱放射による伝熱量が徐々に上昇することはない。したがって、電子ビームによって蒸着材料に加えられた熱は殆どが蒸着材料と収納ハースライナに保持され、蒸着材料が全体的にかつ均一に加熱され、単に電子ビームの照射領域に限らず、表面全体から蒸着材料が蒸発するので、溶融蒸着材料表面のスプラッシュ現象は発生しにくくなるし、基板上への蒸着速度が著しく向上する。また、収納ハースライナ、断熱ハースライナ、および冷却式ハースの熱膨張は緩衝材にそれぞれ吸収されるので、これら収納ハースライナなどに無理な力がかからず、破損することもない。さらに、ハースライナとして、収納ハースライナと断熱ハースライナの２層が配置されているので、蒸着材料の種類、蒸着形態等に応じて適当な材料を選択することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案にかかる蒸着用るつぼの断面図であ
る。

【図２】従来の蒸着用るつぼの断面図である。

【図３】従来の他の蒸着用るつぼの断面図である。

【符号の説明】

１…冷却式ハース、２…空間部、４，６…緩衝材、５…
断熱ハースライナ、７…収納ハースライナ、８…蒸着材
料、９…電子ビーム、１００…蒸着用るつぼ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者樋下田和也大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号中外炉工業株式会社内

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】蒸着材料の収納ハースライナと、この収
納ハースライナを保持する冷却式ハースとからなる蒸着
用るつぼにおいて、前記収納ハースライナと冷却式ハー
スとの間に収納ハースライナに比べて低熱伝導物質から
なる断熱ハースライナを設け、前記収納ハースライナと
断熱ハースライナとの間、および断熱ハースライナと冷
却式ハースとの間にそれぞれ緩衝材を設けたことを特徴
とする蒸着用るつぼ。