JPH09143694A - Method for heating crucible of vacuum deposition device - Google Patents
Method for heating crucible of vacuum deposition deviceInfo
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- JPH09143694A JPH09143694A JP29528195A JP29528195A JPH09143694A JP H09143694 A JPH09143694 A JP H09143694A JP 29528195 A JP29528195 A JP 29528195A JP 29528195 A JP29528195 A JP 29528195A JP H09143694 A JPH09143694 A JP H09143694A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、真空蒸着装置にお
いて、蒸発材料を蒸着させるべく加熱する真空蒸着装置
のルツボ加熱方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for heating a crucible of a vacuum vapor deposition apparatus for heating an evaporation material in a vacuum vapor deposition apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】真空蒸着（vacuum vapor deposition)
は、真空中で金属を加熱して蒸発させ、蒸発金属を基板
（被処理材）の表面に凝固させて被膜を作る成膜プロセ
スである。かかる成膜プロセスにおいて、蒸着用金属
（蒸発材料）を加熱するために電子ビームを用い、帯状
の連続して走行する基板に金属を蒸着させる連続真空蒸
着装置が従来から知られている。この連続真空蒸着装置
は、通常の湿式メッキでは扱えない窒化物、炭化物、酸
化物などの蒸着が可能であり、かつ付着速度が大きいな
どの長所を有している。2. Description of the Related Art Vacuum vapor deposition
Is a film forming process in which a metal is heated and evaporated in a vacuum, and the evaporated metal is solidified on the surface of a substrate (material to be processed) to form a film. In such a film forming process, a continuous vacuum vapor deposition apparatus has been conventionally known in which an electron beam is used to heat a metal for vapor deposition (evaporation material) and vapor deposits the metal on a strip-shaped substrate that continuously runs. This continuous vacuum vapor deposition apparatus has the advantages that it can vapor deposit nitrides, carbides, oxides, etc., which cannot be handled by ordinary wet plating, and has a high deposition rate.
【０００３】かかる従来の真空蒸着装置は、例えば図４
に示すように、連続して走行する帯状の基板１（例えば
鋼板）と、電子ビーム２を放射する電子銃３と、溶解し
た蒸着用金属４（蒸発材料）を収容するルツボ１１と、
基板１およびルツボ１１を内蔵し真空排気された真空チ
ャンバー６とを備え、電子銃３により電子ビーム２を放
射し、図示しない磁界により電子ビーム２の方向を曲げ
てルツボ１１内の蒸発金属４を加熱・蒸発させ、蒸発金
属４を基板１の表面に凝固させて被膜を作るようになっ
ている。Such a conventional vacuum vapor deposition apparatus is shown in FIG.
As shown in, a strip-shaped substrate 1 (for example, a steel plate) that runs continuously, an electron gun 3 that emits an electron beam 2, a crucible 11 that contains a melted vapor deposition metal 4 (evaporation material),
It is equipped with a substrate 1 and a crucible 11 and a vacuum chamber 6 that has been evacuated, and an electron beam 2 is emitted by an electron gun 3 and the direction of the electron beam 2 is bent by a magnetic field (not shown) to evaporate metal 4 in the crucible 11. Heating and evaporation are performed to solidify the evaporated metal 4 on the surface of the substrate 1 to form a film.
【０００４】さらに、基板にできるだけ均一に蒸発材料
を蒸着させるための方法として、例えば、特願平６−３
０００５２「真空蒸着装置のルツボ温度制御方法」など
が提案されている。この提案によれば、ルツボの長手方
向の両端部に電子ビームを照射し、中央部より高温に加
熱して蒸発させることにより、基板の幅方向にほぼ均一
に蒸発原子が移動し、基板上の密度分布を幅方向にほぼ
均一にすることができる。Further, as a method for depositing the evaporation material on the substrate as uniformly as possible, for example, Japanese Patent Application No. 6-3.
[0005] A method for controlling a crucible temperature of a vacuum vapor deposition apparatus has been proposed. According to this proposal, by irradiating both ends in the longitudinal direction of the crucible with an electron beam, and heating it to a temperature higher than the center to evaporate it, evaporated atoms move almost uniformly in the width direction of the substrate, and The density distribution can be made substantially uniform in the width direction.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述した真空蒸着装置
において、従来よりも幅の広い基板に成膜する場合や、
基板を高速で走行させて成膜する場合には、ルツボを大
きくして蒸発金属の蒸気の広がりを大きくしたり、蒸着
室における蒸発金属の蒸気の原子数密度を高める必要が
ある。したがって、蒸発金属の加熱を増す必要がある。
しかし、上述したような電子ビームのみによる加熱で
は、大型の電子銃が必要となるため、真空蒸着装置も大
型化し、設備コストもかかる。また、必要な容量の電子
銃が存在していない。さらに、強力な電子ビームを集中
して照射すると、蒸発金属の湯面と内部との温度差が大
きくなり、いわゆる突沸した状態になり、スプラッシュ
が発生しやすい、などの問題点がある。In the above-described vacuum vapor deposition apparatus, when a film is formed on a substrate having a wider width than before,
When the substrate is run at a high speed to form a film, it is necessary to increase the size of the crucible to increase the spread of vapor of vaporized metal and to increase the atomic number density of vapor of vaporized metal in the vapor deposition chamber. Therefore, it is necessary to increase the heating of the evaporated metal.
However, since heating with only the electron beam as described above requires a large electron gun, the vacuum vapor deposition apparatus also becomes large in size and equipment cost is required. Also, there is no electron gun of the required capacity. Further, when the intense electron beam is focused and irradiated, there is a problem that a temperature difference between the molten metal surface and the inside of the evaporated metal becomes large, so that a so-called bumping state occurs, and a splash easily occurs.
【０００６】本発明は、上記課題を解決するために創案
されたものである。すなわち、容量の小さい電子銃で、
スプラッシュの発生を抑制しつつ、幅の広い基板の成膜
や高速成膜をすることができる真空蒸着装置のルツボ加
熱方法を提供することを目的とする。The present invention was created to solve the above problems. That is, with an electron gun with a small capacity,
An object of the present invention is to provide a crucible heating method for a vacuum vapor deposition apparatus capable of performing film formation on a wide substrate or high-speed film formation while suppressing the occurrence of splash.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電子ビ
ームを放射する電子銃と、蒸発材料を収容するルツボ
と、そのルツボを内蔵し真空排気された真空チャンバー
とを備え、その真空チャンバー内を連続して走行する帯
状の基板に蒸発材料を蒸着させるべく、蒸発材料の湯面
に電子ビームを照射して加熱するとともに、ルツボの内
部にヒータを設けて蒸発材料をルツボの内面からも加熱
する、ことを特徴とする真空蒸着装置のルツボ加熱方法
が提供される。According to the present invention, there is provided an electron gun for emitting an electron beam, a crucible for containing an evaporation material, and a vacuum chamber in which the crucible is built and which is evacuated to vacuum. In order to deposit the evaporation material on the strip-shaped substrate that continuously runs inside, the surface of the evaporation material is heated by irradiation with an electron beam, and a heater is provided inside the crucible so that the evaporation material is also applied from the inner surface of the crucible. A method for heating a crucible of a vacuum vapor deposition apparatus is provided, which comprises heating.
【０００８】この真空蒸着装置のルツボ加熱方法によれ
ば、ルツボの内部に設けられたヒータによりルツボの全
体を均一に加熱して蒸発材料を内面からも加熱するた
め、ルツボの幅方向端部の局所的な部分に電子ビームを
照射するだけで、幅の広い基板の成膜や高速成膜をする
のに十分な加熱をすることができる。また、蒸発材料の
湯面と内部との温度差を小さくするこができるため、突
沸しにくく、スプラッシュの発生を防止することができ
る。According to the crucible heating method of this vacuum vapor deposition apparatus, since the heater provided inside the crucible uniformly heats the entire crucible to heat the evaporation material from the inner surface as well, the end portion in the width direction of the crucible is heated. Only by irradiating a local portion with an electron beam, sufficient heating can be performed for forming a wide substrate or high-speed film formation. Moreover, since the temperature difference between the molten metal surface and the inside of the evaporation material can be reduced, bumping is less likely to occur and splash can be prevented.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図１から図３を参照して説明する。なお、各図にお
いて従来と共通する部分には同一の符号を付して使用す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. In each drawing, the same parts as those in the conventional art are designated by the same reference numerals and used.
【００１０】図１は、本発明による方法を適用する真空
蒸着装置の構成図である。図に示す真空蒸着装置１０
は、電子ビーム２を放射する電子銃３と、蒸発材料４を
収容するルツボ５と、そのルツボ５を内蔵し真空排気さ
れた真空チャンバー６とを備え、その真空チャンバー６
内を連続して走行する帯状の基板１に蒸発材料４を蒸着
させるべく、蒸発材料４の湯面に電子ビーム２を照射し
て加熱するものである。かかる構成は、図４に示した従
来の真空蒸着装置と同様であるが、本発明においては、
図２に示すルツボ５を採用している。FIG. 1 is a block diagram of a vacuum vapor deposition apparatus to which the method according to the present invention is applied. Vacuum deposition apparatus 10 shown in the figure
Includes an electron gun 3 that emits an electron beam 2, a crucible 5 that contains an evaporation material 4, and a vacuum chamber 6 that contains the crucible 5 and is evacuated to vacuum.
In order to vapor-deposit the evaporation material 4 on the strip-shaped substrate 1 that continuously travels inside, the molten metal surface of the evaporation material 4 is irradiated with the electron beam 2 and heated. Although such a configuration is similar to that of the conventional vacuum vapor deposition apparatus shown in FIG. 4, in the present invention,
The crucible 5 shown in FIG. 2 is used.
【００１１】図２は本発明の方法で使用するルツボを示
す図であり、（Ａ）はその幅方向の断面図であり、
（Ｂ）はその長手方向の断面図である。これらの図にお
いて、ルツボ５の内部には、その長手方向と平行に棒状
のヒータ７を複数本埋設し、これらを図示しない耐熱性
を有する導線で相互に連結し、いわゆる抵抗加熱により
ルツボ５を加熱している。図２（Ｂ）では、ヒータ７を
埋設した場合を図示しているが、ルツボ５に孔を設けて
ヒータ７を挿入するようにしてもよい。また、これらの
ヒータ７は、それぞれ溶融金属に耐え得る保護管８によ
り保護されており、ルツボ５に割れが生じたりして溶融
金属が漏れたときの、溶融金属の接触によるヒータ７の
損傷を防止している。ヒータ７としては、カーボンヒー
タやモリブデンヒータなどを使用するのが好ましく、保
護管８としては、インコネル、ハストロイ、ＳＵＳ３１
０などの耐熱金属からなる密封管であるのが好ましい。
なお、図示していないが、誘導加熱を利用してルツボ５
を加熱するようにしてもよい。FIG. 2 is a view showing a crucible used in the method of the present invention, and FIG. 2 (A) is a sectional view in the width direction thereof.
(B) is a longitudinal sectional view. In these figures, a plurality of rod-shaped heaters 7 are embedded inside the crucible 5 in parallel with the longitudinal direction thereof, and these are connected to each other by a heat-resistant conductive wire (not shown), and the crucible 5 is connected by so-called resistance heating. It is heating. Although FIG. 2B shows the case where the heater 7 is embedded, the heater 7 may be inserted by forming a hole in the crucible 5. Each of these heaters 7 is protected by a protective tube 8 capable of withstanding the molten metal, and when the molten metal leaks due to cracks in the crucible 5 or the like, damage to the heater 7 due to contact of the molten metal. To prevent. A carbon heater or a molybdenum heater is preferably used as the heater 7, and Inconel, Hastroy, SUS31 are used as the protective tube 8.
A sealed tube made of a heat-resistant metal such as 0 is preferable.
Although not shown, the crucible 5 can be heated by induction heating.
May be heated.
【００１２】このように、ルツボ５の内部にヒータ７を
設けることにより、ルツボ５の全体を均一に加熱するこ
とができる。したがって、ルツボ５の長手方向の両端部
に電子ビーム２を局部的に照射するだけで、蒸着に必要
な熱量が十分に得られるとともに、ルツボ５の長手方向
の両端部を中央部より高温に加熱して蒸発させることに
より、基板１の幅方向にほぼ均一に蒸発原子が移動し、
基板１上の密度分布を幅方向にほぼ均一にすることがで
き、基板１に均一に蒸発材料４を蒸着させることができ
る。By thus providing the heater 7 inside the crucible 5, the entire crucible 5 can be heated uniformly. Therefore, by only locally irradiating the longitudinal ends of the crucible 5 with the electron beam 2, a sufficient amount of heat necessary for vapor deposition can be obtained, and the longitudinal ends of the crucible 5 can be heated to a temperature higher than the central portion. Then, the vaporized atoms move substantially uniformly in the width direction of the substrate 1,
The density distribution on the substrate 1 can be made substantially uniform in the width direction, and the evaporation material 4 can be uniformly deposited on the substrate 1.
【００１３】図３は本発明の方法によりルツボを加熱し
たときのルツボの長手方向の温度分布を示した図であ
り、縦軸はルツボ５内の蒸発材料４の温度を示し、横軸
はルツボ５の長手方向の左端からの距離を示している。
図３において、ルツボ５の全体を一点鎖線で示すように
均一（温度β）にヒータ７で加熱し、さらにルツボ５の
両端部の蒸発材料４の湯面に電子ビーム２を局部的に照
射し、ルツボ５の両端部を温度αまで加熱した状態を図
示している。このとき、電子ビーム２による加熱によ
り、ルツボ５の中間部では温度γまで上昇している。ヒ
ータ７の加熱による温度上昇（β）と、電子ビーム２の
加熱による温度上昇（α−β）との割合は、およそβ：
α−β＝３：７程度となるように調節するのが好まし
い。例えば、蒸発材料４としてアルミニウムを使用する
場合には、温度αは１２００℃前後であり、温度γは１
０００℃前後である。したがって、ヒータ７のみでルツ
ボ５を加熱したときに、蒸発材料４であるアルミの温度
βが３５０℃前後となるように調節するのが好ましい。
なお、蒸発材料４やルツボ５の材質などにより、その融
点や熱伝導率が異なるため、ヒータ７は１０００℃ぐら
いまで加熱できるもの（例えば、上述したカーボンヒー
タやモリブデンヒータなど）を使用するのが好ましい。FIG. 3 is a diagram showing the temperature distribution in the longitudinal direction of the crucible when the crucible is heated by the method of the present invention, the vertical axis shows the temperature of the evaporation material 4 in the crucible 5, and the horizontal axis shows the crucible. 5 shows the distance from the left end in the longitudinal direction of No. 5.
In FIG. 3, the entire crucible 5 is heated uniformly (temperature β) by the heater 7 as indicated by the one-dot chain line, and the electron beam 2 is locally irradiated on the molten metal surface of the evaporation material 4 at both ends of the crucible 5. , Both ends of the crucible 5 are heated to the temperature α. At this time, the temperature of the intermediate portion of the crucible 5 has risen to the temperature γ due to the heating by the electron beam 2. The ratio of the temperature rise (β) due to the heating of the heater 7 and the temperature rise (α-β) due to the heating of the electron beam 2 is approximately β:
It is preferable to adjust so that α-β = 3: 7. For example, when aluminum is used as the evaporation material 4, the temperature α is around 1200 ° C. and the temperature γ is 1
It is around 000 ° C. Therefore, when the crucible 5 is heated only by the heater 7, it is preferable to adjust the temperature β of aluminum as the evaporation material 4 to be around 350 ° C.
Since the melting point and the thermal conductivity of the evaporation material 4 and the crucible 5 are different, it is preferable to use the heater 7 that can heat up to about 1000 ° C. (for example, the above-mentioned carbon heater or molybdenum heater). preferable.
【００１４】上述したように、本発明の真空蒸着装置の
ルツボ加熱方法では、蒸発材料４の湯面に電子ビーム２
を照射して加熱するとともに、ルツボ５の内部にヒータ
７を設けて蒸発材料４をルツボ５の内面からも加熱して
いるため、基板１の膜厚をほぼ均一にするために、ルツ
ボ５の長手方向の両端部に電子ビーム２を照射して、中
央部より高温に加熱して蒸発させるために必要な電子銃
３の容量を小さくすることができる。また、幅の広い基
板１に成膜する場合や、基板１を高速で走行させて成膜
する場合に、ヒータ７の加熱により、蒸発材料４の湯面
と内部との温度差を小さくすることができるため、いわ
ゆる突沸現象を抑制することができ、スプラッシュを防
止することができる。As described above, in the crucible heating method of the vacuum evaporation apparatus of the present invention, the electron beam 2 is applied to the molten metal surface of the evaporation material 4.
And heats the evaporation material 4 from the inner surface of the crucible 5 in order to make the film thickness of the substrate 1 substantially uniform. It is possible to reduce the capacity of the electron gun 3 required for irradiating both ends in the longitudinal direction with the electron beam 2 to heat it to a higher temperature than the central part and evaporate it. Further, when forming a film on a wide substrate 1 or when forming a film by traveling the substrate 1 at a high speed, the temperature difference between the molten metal surface and the inside of the evaporation material 4 is reduced by heating the heater 7. Therefore, the so-called bumping phenomenon can be suppressed, and splash can be prevented.
【００１５】なお、本発明は上述した実施の形態に限定
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更でき
ることは勿論である。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
【００１６】[0016]
【発明の効果】上述したように、本発明の真空蒸着装置
のルツボ加熱方法は、ルツボの内部に設けられたヒーに
よりルツボの全体を均一に加熱して蒸発材料をルツボの
内面からも加熱するため、ルツボの幅方向端部の局所的
な部分に電子ビームを照射するだけで、幅の広い基板の
成膜や高速成膜をするのに十分な加熱をすることができ
る。したがって、電子銃の容量を小さくすることができ
る。また、蒸発材料の湯面と内部との温度差を小さくす
るこができるため、突沸しにくく、スプラッシュの発生
を防止することができる、などの優れた効果を有する。As described above, according to the crucible heating method of the vacuum vapor deposition apparatus of the present invention, the entire crucible is uniformly heated by the heater provided inside the crucible and the evaporation material is also heated from the inner surface of the crucible. Therefore, by only irradiating the local portion of the widthwise end of the crucible with the electron beam, sufficient heating can be performed for forming a wide substrate or for high-speed film formation. Therefore, the capacity of the electron gun can be reduced. Further, since the temperature difference between the molten metal surface and the inside of the evaporation material can be reduced, it is possible to prevent bumping and prevent splash from occurring.
【図１】本発明による方法を適用する真空蒸着装置の構
成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a vacuum vapor deposition apparatus to which a method according to the present invention is applied.
【図２】本発明の方法で使用するルツボを示す図であ
り、（Ａ）はその幅方向の断面図であり、（Ｂ）はその
長手方向の断面図である。FIG. 2 is a diagram showing a crucible used in the method of the present invention, (A) is a cross-sectional view in the width direction thereof, and (B) is a cross-sectional view in the longitudinal direction thereof.
【図３】本発明の方法によりルツボを加熱したときのル
ツボの長手方向の温度分布を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing a temperature distribution in the longitudinal direction of the crucible when the crucible is heated by the method of the present invention.
【図４】従来の真空蒸着装置の全体構成図である。FIG. 4 is an overall configuration diagram of a conventional vacuum vapor deposition device.
１ 基板 ２ 電子ビーム ３ 電子銃 ４ 蒸発材料 ５ ルツボ ６ 真空チャンバー ７ ヒータ ８ 保護管 １０ 真空蒸着装置 １１ ルツボ 1 substrate 2 electron beam 3 electron gun 4 evaporation material 5 crucible 6 vacuum chamber 7 heater 8 protective tube 10 vacuum deposition device 11 crucible
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 昭博 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重業株式会社技術研究所内 (72)発明者 松田 至康 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重業株式会社横浜エンジニアリン グセンター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akihiro Nomura No. 1 Shin-Nakahara-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Ishi Kawashima Harima Heavy Industries Co., Ltd. Technical Research Institute (72) Innovator, Yoshida Matsuda New Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Nakahara Town No. 1 Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd. Yokohama Engineering Center
Claims (1)
料を収容するルツボと、そのルツボを内蔵し真空排気さ
れた真空チャンバーとを備え、その真空チャンバー内を
連続して走行する帯状の基板に蒸発材料を蒸着させるべ
く、蒸発材料の湯面に電子ビームを照射して加熱すると
ともに、ルツボの内部にヒータを設けて蒸発材料をルツ
ボの内面からも加熱する、ことを特徴とする真空蒸着装
置のルツボ加熱方法。1. A belt-shaped substrate that includes an electron gun that emits an electron beam, a crucible that contains an evaporation material, and a vacuum chamber that contains the crucible and that is evacuated to vacuum, and that continuously runs in the vacuum chamber. In order to deposit the evaporation material on the surface of the evaporation material, the surface of the evaporation material is irradiated with an electron beam to be heated, and a heater is provided inside the crucible to heat the evaporation material from the inner surface of the crucible. Crucible heating method for equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29528195A JPH09143694A (en) | 1995-11-14 | 1995-11-14 | Method for heating crucible of vacuum deposition device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29528195A JPH09143694A (en) | 1995-11-14 | 1995-11-14 | Method for heating crucible of vacuum deposition device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09143694A true JPH09143694A (en) | 1997-06-03 |
Family
ID=17818577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29528195A Pending JPH09143694A (en) | 1995-11-14 | 1995-11-14 | Method for heating crucible of vacuum deposition device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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