JPH0730441B2 - 蒸着用コイル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸着時に蒸発源ヒ−タ
として用いられる蒸着用コイルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の蒸着用コイルは、例え
ば半導体素子製造の際等において、アルミニウムを蒸着
する場合に使用されている。この場合、蒸着用コイル
は、コイル内側に配置されたアルミニウムを蒸発させる
ための蒸発源ヒ−タとして用いられており、コイル自体
の材料はタングステン、モリブデン、タンタルなどの耐
熱金属によって形成されている。蒸着方法においては、
上述の蒸着コイルを用いて蒸着する場合、コイルに通電
してコイル内に装填された蒸着材料を加熱し蒸発させて
いる。

【０００３】しかしながら、アルミニウムの量が多くな
ると、湯と接触時間が長くなり、それに対応して腐食も
多くなり、従来の蒸着用コイルは、一回に０．５ｇ以上
の繰り返し使用に耐えるものが少なく、３〜４回の繰り
返し使用が限度とされていた。又、コイルを高温まで加
熱して長時間使用した場合、コイルにたれ下がりを生
じ、このたれ下がりはコイル冷却後も元に戻らず、繰り
返し使用によって、更にたれ下がりが大きくなってしま
うという問題があった。

【０００４】たれ下がりがあまり大きくなると、蒸発が
不均一になり従って被蒸着体への蒸着が不均一となるた
め使用不能となる。又、コイルが変形すると蒸発材料の
装填作業がしにくくなる。この点からもなるべくたれ下
がりの少ないコイルが切望されている。

【０００５】以上の点から蒸着用コイルについてこれま
で様々の添加物を耐熱合金に添加してコイルのたれ下が
りを低減化する試みもなされ、特公昭５４−１５２５７
に示されるように結晶粒を粗大化することで、繰り返し
使用は最低５回、最大１８回、平均１１回まで延長する
ことが認められている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の蒸着用コイルに
は、撚り線を用いた直棒状（図３に図示）のものとコイ
ル状のものとがある。後者のコイル状の蒸着用コイルに
おいて、そのコイル形状には、横型コイル状（図４に図
示）、バスケット型（図５に図示）、吊し型（図６、図
７に図示）があり、単線または撚り線を用いたものが一
般的である。これらの蒸着用コイルを用いて蒸着できる
アルミニウムの１回の蒸着量は０．１〜０．３（ｇ／
回）と極めて少量である。従って、これら蒸着用コイル
を一回の蒸着で２〜５（ｇ／回）程度の比較的多量のア
ルミニウムを蒸着する必要のある被蒸着体、例えばコン
ピュータ等に使用される磁気シールド用アルミニウム蒸
着プラスチック遮蔽板等には適用できない。このこと
は、前述した特公昭５４−１５２５７号公報に示された
蒸着用コイルも同様である。即ち、従来では、多量のア
ルミニウムを蒸着できる蒸着用コイルについては何等考
慮されていない。

【０００７】発明者等の考察によれば、上記した蒸着用
コイルでは以下の現象が見られた。即ち、真空蒸着炉中
にて、タングステンコイル内にアルミニウムを２〜５
（ｇ／回）装填し通電しアルミニウム蒸着を始めると、
まずタングステンコイルが発熱し始め、次にアルミニウ
ムが溶け、その後アルミニウムが毛細管現象でコイル全
体に拡がり、蒸気となり蒸発する。

【０００８】この場合図３〜図７のいずれの形状におい
ても、溶融するアルミニウムの量が多くなると、コイル
の隙間からアルミニウム溶湯が落ちてしまい所定の蒸着
量を得ることがができない。又、逆に図４〜図７の形状
のコイルのコイルピッチの隙間を小さくするとピッチの
隙間がアルミニウム溶湯でふさがれ、抵抗が低下し、温
度も下がり、アルミニウムが蒸発しなくなる。そのた
め、アルミニウムの１回の蒸着量は０．１〜０．３（ｇ
／回）になり、その範囲でしか使用することができな
い。尚、直棒状の蒸着コイルにしても、上記同様に落下
量が大きく所望の蒸発量を得ることができない。

【０００９】又、蒸着を繰り返すごとにコイル底部は徐
々に腐食され、やせてゆく現象が見出だされた。この現
象が生じると、アルミニウム溶湯がなくなってしまい、
コイル底部における電流密度が上がり、コイルの温度が
異常に上昇してやがて断線に至ることも判明した。

【００１０】本発明の課題は、コイル底部の腐食を緩和
するとともに異常発熱を防止して、繰り返し使用に対す
る寿命を延ばし、一回の蒸着でより多くのアルミニウム
を蒸発させることができる蒸着コイルを提供することで
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、両側に
二つのコイル終端部を規定すると共に前記コイル終端部
によってそれぞれ囲まれた端部領域とを備え、前記二つ
のコイル終端部の間に内側に空間を囲むように巻回され
た耐熱金属性のコイル部及び前記各終端部からそれぞれ
引き出された足端部を有する蒸着用コイルにおいて、前
記足端部の一方は前記一方の端部領域を横切るように延
在しており、かつ前記足端部の少なくとも一方には装着
コイルが装着されていることを特徴とする蒸着用コイル
が得られる。

【００１２】さらに、本発明によれば、前記装着コイル
の線径が０．５mm乃至２．０mmであり、該コイルの装着
方向の長さが前記蒸着用コイルの外径以上で、かつ５０
mm以下であることを特徴とする蒸着用コイルが得られ
る。

【００１３】

【実施例】図１を参照して本発明の実施例を説明する。

【００１４】図１（ａ）に示すように蒸着コイル１は、
その両側にリング状の二つのコイル終端部４，４′と、
コイル終端部４，４′間に内側に空間を囲むように巻回
された耐熱金属製のコイル部３と、コイル終端部４，
４′からそれぞれ引き出された足端部２，２′とからな
る。さらに、コイル１が縦型にセットされるように、足
端部２を上部クランプ部（図示せず）に、足端部２′を
下部クランプ部（図示せず）に取り付ける。さらに、足
端部２′に別に用意された装着コイル５を装着する。図
１（ｂ）に示すように、コイル部３の足端部２′はコイ
ル部３の底部領域を横切るように延在しており、装着コ
イル４は、コイル部３の底部領域を横切るように足端部
２′に装着されている。

【００１５】尚、コイルピッチが大きすぎてもアルミニ
ウム溶湯がこぼれてしまい、逆に小さすぎてもアルミニ
ウム溶湯によってピッチタッチを起こし温度が上がらな
くなる。従って、５mmのコイルピッチが最適である。

【００１６】この状態で、蒸着コイル１に電流を流し、
蒸着コイル１を発熱させると、アルミニウムが解け始
め、溶けたアルミニウムは表面張力によって蒸着コイル
１の底部にたまり、さらに、毛細管現象によって装着コ
イル５の隙間へも流れ、蒸着コイル１の底部の足端部
２′付近にとどまる。蒸着コイル１の底部に詰まったア
ルミニウムの温度は、足端部２′付近における電流密度
は足端部２′と装着コイル５に分散するため、急激に上
昇することはない。従って、この蒸着コイル１は、足端
部２′の断線に至る時間を延ばすことができ、かつ多量
のアルミニウムを保持させることができる。即ち、結果
として、この構成では蒸着コイル１の長寿命化を図り、
かつ多量のアルミニウムを蒸着させることができる。

【００１７】次に、本発明の蒸着コイル１を用いたとき
（試料１とする）のアルミニウムの蒸発量、自然落下
量、蒸着コイル１内に残ったアルミニウムの量を測定
し、これとは別に従来の蒸着コイル（試料１の蒸着コイ
ル１から装着コイル５を除いたもので、試料２とする）
を用いたときのアルミニウムの蒸発量、自然落下量、該
蒸着コイル１内に残ったアルミニウムの量を測定し、両
者の測定値の比較を行う。以下測定の手順を説明する。

【００１８】試料１において、最初に蒸着コイル１の足
端部２，２′（電極端子）をクランプし、２．５ｇのア
ルミニウム棒を試料１及び試料２にに装填し、真空炉中
で電流１００アンペアの電流を流した。蒸着コイル１が
最高温度に達したときから６０秒後に、コイル底部の蒸
着コイルに付着しているアルミニウムの重量と、アルミ
ニウムが溶けて蒸発せずに自然に落下した重量と、アル
ミニウムの蒸発量とを各々測定した。一方、試料２にお
いても上記したように、同様の条件設定で測定を行っ
た。

【００１９】尚、試料１で使用される蒸着コイルの設定
値は、蒸着コイルの内径が１０mm、コイルピッチが５m
m、コイルの上面から底面までの高さが３０mm、両足端
部の長さが７０mm、蒸着コイルの３本撚り線の一本の線
径が１mmであり、それとは別に蒸着コイル１に取り付け
られる装着コイル５の設定値は、線径が１mmであって、
内径が３mm、コイルピッチが２mm、コイルの長さが２０
mmである。一方、試料２で使用される蒸着コイルは、試
料１の蒸着コイル１から装着コイル５を取り除いたもの
で、具体的な設定値は試料１と同じである。以下、表１
にその測定結果を示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１からわかるように、本発明の蒸着コイ
ル１を使用した試料１のアルミニウムの残量は、０．１
５ｇで、アルミニウム蒸発量は２．３５ｇであった。

【００２２】一方、従来型の蒸着コイルを使用した試料
２においては、２０秒後にアルミニウムが落下して、そ
の量は２．２ｇであり、アルミニウムの残量は０．１５
ｇで、アルミニウム蒸発量は０．１５ｇであった。この
ように、試料２ではアルミニウムはほとんど蒸発されて
いなかった。

【００２３】さらに、コイルの設定条件を上記と同様に
し、断線するまでの繰り返し回数を測定した。その結
果、試料１では、１０個のコイルについて平均８回、最
低６回、最高１３回の使用回数が可能であった。試料２
では、１０個のコイルについて平均３〜４回の蒸発しか
できなかったから、試料１では使用回数の面でも大幅に
改善されていることがわかる。

【００２４】上記測定結果からわかるように、アルミニ
ウムを１ショットで２ｇ前後蒸発させることを可能にさ
せ、従来の１ショットで蒸発し得る量（０．１〜０．３
ｇ）を大幅に向上させることができ、かつ繰り返し使用
回数も向上した。

【００２５】尚、本発明の実施例で使用する蒸着コイル
１はタングステンを材料としていたが、タングステンに
限らず、モリブデン、タンタル、ニオブ、チタン等の耐
熱金属性のコイルでも同様の効果を得ることができる。

【００２６】本発明の蒸着コイル１は、所定長の挿入コ
イル４を用意し、コイル１の一方の足端部２′に装着コ
イル５を装着せしめるだけでよいので、容易に製造化す
ることができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、アルミニウムの１回の
蒸着量を２（ｇ／回）以上に高めることができ、コンピ
ュータ等に使用される磁気シールド用アルミニウム蒸着
プラスチック遮蔽板において、その磁気シールド性を高
めることができる。

【００２８】又、自然落下するアルミニウムの溶湯は零
になるため所望の蒸着量を得ることができる。コイル底
部は装着コイル５で補強されているため、アルミニウム
溶湯がコイル底部に集中してもアルミニウムによる金属
腐食の影響が緩和される。従ってコイル線が細くなり断
線してしまうことはない。

【００２９】又、足端部２′における電流密度が装着コ
イル５に拡散するため、蒸着コイル１の底部に詰まった
アルミニウムの温度は急激に上昇することはない。従っ
て、コイル底部の異常発熱を防止することができ、蒸着
コイル１の線が細くなり断線してしまうことはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明に使用される蒸着コイルの
構造を示した正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の
蒸着コイルの上面図である。

【図２】本発明に使用される他の蒸着コイルの構造を示
した正面図である。

【図３】従来の蒸着コイルの構造を示した図である。

【図４】従来の他の蒸着コイルの構造を示した図であ
る。

【図５】従来の他の蒸着コイルの構造を示した図であ
る。

【図６】従来の他の蒸着コイルの構造を示した図であ
る。

【図７】従来の他の蒸着コイルの構造を示した図であ
る。

【符号の説明】

１ 蒸着コイル ２，２′ 足端部 ３ コイル部 ４，４′ コイル終端部 ５ 装着コイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両側に二つのコイル終端部を規定すると
   共に前記コイル終端部によってそれぞれ囲まれた端部領
   域とを備え、前記二つのコイル終端部の間に内側に空間
   を囲むように巻回された耐熱金属性のコイル部及び前記
   各終端部からそれぞれ引き出された足端部を有する蒸着
   用コイルにおいて、前記足端部の一方は前記一方の端部
   領域を横切るように延在しており、かつ前記足端部の少
   なくとも一方には装着コイルが装着されていることを特
   徴とする蒸着用コイル。
2. 【請求項２】 請求項１記載の蒸着用コイルにおいて、
   前記装着コイルの線径が０．５mm乃至２．０mmであり、
   該コイルの装着方向の長さが前記蒸着用コイルの外径以
   上で、かつ５０mm以下であることを特徴とする蒸着用コ
   イル。