JP3452458B2 - 薄膜形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜形成装置に関す
る。特に本発明は、真空雰囲気中で電子銃から電子を蒸
着源に供給し、供給された電子により蒸着源から蒸発又
は昇華した蒸着粒子を基板表面に付着堆積し、基板表面
に薄膜を形成する薄膜形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は特開平４−１６３８４１号公報に
開示された真空蒸着装置の概念図である。この公開公報
に開示された真空蒸着装置は真空系（真空チャンバ）１
の側面に電子銃２を備える。真空系１内には蒸着源４を
保持し、かつ電子銃２側からプラズマを引き出す引出電
極として使用されるるつぼ３が配設される。真空系１内
においてるつぼ３に対向する位置には基板５が保持され
る。るつぼ３は、酸化アルミニウム（アルミナ）材料で
形成され、水冷式で形成される。

【０００３】図８は前記電子銃２の断面図である。電子
銃２は電子ビームを放射する陰極電極２ａ、陰極電極２
ａの周囲に配設されたヒータ２ｂ、陰極電極２ａの周囲
にヒータ２ｂを介在して配設された陽極電極２ｃを備え
構築される。陰極電極２ａは例えば高融点金属材料で形
成される。

【０００４】次に、前述の真空蒸着装置の成膜動作につ
いて説明する。まず、真空蒸着装置の真空系１内を真空
状態に維持し、図７に示すように電子銃２の陰極電極２
ａから電子ビーム６が引き出される。この引き出された
電子ビーム６はるつぼ３に載置された蒸着源４に達し、
電子ビーム６が達した蒸着源４はエネルギの供給により
加熱され、蒸発又は昇華が生じ、蒸着源４から蒸着粒子
４ａが発生する。蒸着粒子４ａは真空系１内部に飛ばさ
れ、いくつかの蒸着粒子４ａは周囲の残留分子と衝突せ
ずに基板５の表面に付着する。この蒸着粒子４ａが連続
的に発生し、基板５の表面に連続的に蒸着粒子４ａが付
着し堆積することにより、基板５の表面には薄膜が形成
される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術に係る真空蒸着装置においては、下記の点の配慮がな
されていない。前述の真空蒸着装置において、電子銃２
の陰極電極２ａは高融点金属材料、例えばタングステン
で形成されているので、電子ビーム６を引き出すには陰
極電極２ａに１２００℃を超える高温度を与える必要が
ある。ところが、このような高温度に陰極電極２ａを加
熱した場合には陰極電極２ａ自体の消耗が著しく、陰極
電極２ａの寿命が短いという問題があった。

【０００６】さらに、前述の電子銃２においては、薄膜
を形成中（成膜中）に電子を連続的に蒸着源４に供給す
るために、ヒータ２ｂにより陰極電極２ａが加熱され
る。しかしながら、前述のように陰極電極２ａには高温
度の加熱が必要であり、このためヒータ２ｂには数ＫＶ
の高電圧が連続的に供給され、真空蒸着装置の電力消費
が非常に多いという問題があった。

【０００７】このような技術的問題点は現在のところ解
決されておらず、従ってこの種の真空蒸着装置は、量産
製造ラインへの組み込みが難しく、所謂バッチ処理方式
において使用されるだけであった。

【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものである。すなわち、本発明は、低温度において電
子銃から電子を供給することにより、電子銃の長寿命化
を図りつつ、電子銃の低電力消費化を実現できる薄膜形
成装置の提供を目的とする。

【０００９】さらに、本発明は、蒸着源の大型化（大容
量化）又は薄膜を形成する基板の大型化が実現できる薄
膜形成装置の提供を目的とする。

【００１０】さらに、本発明は、薄膜の形成に加えて、
スパッタリングが実施できる薄膜形成装置の提供を目的
とする。

【００１１】さらに、本発明は、量産製造ラインへの組
み込みに好適な薄膜形成装置の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、真空雰囲気中で電子銃の
陰極から蒸着源に電子を供給し、この供給された電子に
より前記蒸着源を蒸発又は昇華させて熱的に蒸着粒子を
生成し、前記真空雰囲気中に配置された基板表面に前記
蒸着粒子を付着堆積し薄膜を形成する薄膜形成装置にお
いて、前記電子銃の陰極が、陰極電極材料に電子放出材
料を含浸させた含浸型電極で形成され、前記電子銃の陰
極から電子を供給する動作温度を低下させ、前記電子銃
は、前記含浸型電極と、プラズマ発生ガスを供給するガ
ス供給系と、前記プラズマ発生ガスによりホローカソー
ド放電を発生させる放電電極と、を備え、前記ガス供給
系から供給されるプラズマ発生ガスにより前記放電電極
でホローカソード放電を発生させ、電子銃から蒸着源に
連続して電子を供給し、前記ガス供給系から供給される
プラズマ発生ガスにより前記放電電極で発生させたプラ
ズマ中の電子を吸収するとともに、前記プラズマ中のガ
スイオン及びガス分子を基板表面側に通過させるグリッ
ド電極を備え、前記グリッド電極を通過したガスイオン
又はガス分子により基板表面をスパッタリングするもの
である。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の薄膜形成装置において、前記電子銃が同一構造におい
て複数配設されるものである。

【００１４】請求項３に記載の発明は、真空雰囲気中で
電子銃の陰極から蒸着源に電子を供給し、この供給され
た電子により前記蒸着源を蒸発又は昇華させて熱的に蒸
着粒子を生成し、前記真空雰囲気中に配置された基板表
面に前記蒸着粒子を付着堆積し薄膜を形成する薄膜形成
装置において、前記電子銃の陰極が、陰極電極材料に電
子放出材料を含浸させた含浸型電極で形成され、前記電
子銃の陰極から電子を供給する動作温度を低下させ、前
記電子銃は、前記含浸型電極と、プラズマ発生ガスを供
給するガス供給系と、前記プラズマ発生ガスによりホロ
ーカソード放電を発生させる放電電極と、を備え、前記
ガス供給系から供給されるプラズマ発生ガスにより、前
記放電電極でホローカソード放電を発生させ、電子銃か
ら蒸着源に連続して電子を供給し、前記含浸型電極、プ
ラズマ発生ガスを供給するガス供給系、及び前記プラズ
マ発生ガスによりホローカソード放電を発生させる放電
電極を備えた電子銃を含み、前記ガス供給系から供給さ
れるプラズマ発生ガスにより前記放電電極でホローカソ
ード放電を発生させ、電子銃から蒸着源に連続して電子
を供給し、前記蒸着源から発生する蒸着粒子を基板表面
に付着堆積させる成膜処理ユニットと、前記含浸型電
極、ガス供給系、放電電極、及び前記ガス供給系から供
給されるプラズマ発生ガスにより前記放電電極で発生さ
せたプラズマ中の電子を吸収するとともに前記プラズマ
中のガスイオン及びガス分子を基板表面側に通過させる
グリッド電極を備えたイオン発生源を含み、前記グリッ
ド電極を通過したガスイオン又はガス分子により基板表
面をスパッタリングするスパッタリング処理ユニット
と、を備え、前記成膜処理ユニットにより基板表面に薄
膜を形成し、前記スパッタリング処理ユニットにより基
板表面のスパッタリングを行うものである。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項１から３
のいずれか１項に記載の薄膜形成装置において、前記電
子銃の含浸型電極を形成する電子放出材料には、硼化物
又は炭化物に比べて仕事関数が小さい酸化物材料を使用
するものである。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の薄膜形成装置において、前記電子銃の陰極電極材料に
はポーラスタングステンが使用され、前記電子銃の含浸
型電極を形成する電子放出材料には酸化バリウム、酸化
カルシウム、酸化アルミニウムのそれぞれを所定のモル
比で混合させた酸化物材料が使用されるものである。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【発明の実施の形態】

実施の形態１ 以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本
発明の実施の形態１に係る薄膜形成装置の概念図であ
る。図１に示すように、薄膜形成装置は真空系（真空チ
ャンバ）１１の一側面に電子銃１２を備える。真空系１
１内には蒸着源１４を保持し、かつ電子銃１２側からプ
ラズマを引き出す引出電極として使用されるるつぼ１３
が配設される。真空系１１内においてるつぼ１３に対向
する位置には基板１５が保持される。るつぼ１３は、本
実施の形態において酸化アルミニウム材料で形成され、
水冷式で形成される。基板１５には、Ｓｉ基板、ＧａＡ
ｓ基板等の半導体基板、ガラス基板、プリント配線基板
等の基板が使用される。

【００２０】前記真空系１１と電子銃１２との間におい
て電子銃１２から蒸着源１４に供給される電子ビーム又
はプラズマ１６の供給経路には磁気回路２１が配設され
る。磁気回路２１は、電子銃１２で発生させた電子ビー
ム又はプラズマ１６を集束させ、電子ビーム又はプラズ
マ１６を蒸着源１４に効率良く供給する。

【００２１】さらに、前記真空系１１には真空源２２が
連接される。真空源２２は真空系１１内を真空雰囲気に
しこの真空雰囲気を維持する。

【００２２】図２は前記電子銃１２の断面図である。電
子銃１２は含浸型電極１２ａ、加熱ヒータ１２ｂ、放電
電極１２ｃを備える。さらに、この電子銃１２には、高
電圧絶縁体１２ｄが配設され、プラズマ発生ガス供給管
２３ａが配管される。

【００２３】前記電子銃１２の含浸型電極１２ａは、陰
極電極材料（陰極電極基体）に電子放出材料を含浸させ
た陰極電極であり、電子を放出する動作温度を低下でき
る。前記電子放出材料には、硼化物の仕事関数（〜２ｅ
Ｖ）又は炭化物の仕事関数（〜３ｅＶ）に比べて仕事関
数が小さい酸化物材料（仕事関数は〜１ｅＶ）が使用さ
れる。本実施の形態において、含浸型電極１２ａの陰極
電極材料にはポーラスタングステンが使用され、電子放
出材料には酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化カルシウム
（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）のそれぞ
れを所定のモル比で混合した酸化物材料が使用される。
酸化バリウム：酸化カルシウム：酸化アルミニウムのそ
れぞれのモル比は例えば４：１：１に設定される。この
ように構成される含浸型電極１２ａにおいては動作温度
が１０００−１２００℃程度の低温度に設定できる。

【００２４】前記含浸型電極１２ａは本実施の形態にお
いて中空パイプ形状で構成され、含浸型電極１２ａの外
周囲には加熱ヒータ１２ｂが配設されるとともに、含浸
型電極１２ａの中空部分にはプラズマ発生ガス供給管２
３ａが接続される。加熱ヒータ１２ｂは電流発生源２４
に接続される。この電流発生源２４から供給される電流
は加熱ヒータ１２ｂを加熱し含浸型電極１２ａを加熱す
る。前記プラズマ発生ガス供給管２３ａはガス供給源２
３に接続される。このガス供給源２３は、プラズマ発生
ガス供給管２３ａ、含浸型電極１２ａの中空部分のそれ
ぞれを通して、含浸型電極１２ａと放電電極１２ｃとの
間にプラズマ発生ガスを供給する。プラズマ発生ガスに
はアルゴンガスの希ガスが使用される。また、プラズマ
発生ガスにはヘリウムガス等の所謂不活性ガスが使用で
きる。

【００２５】前記電子銃１２の放電電極１２ｃは、含浸
型電極１２ａの電子放出側に配設され、含浸型電極１２
ａに高電圧絶縁体１２ｄを介して取り付けられる。放電
電極１２ｃは放電電源２５に接続される。この放電電源
２５は、放電電極１２ｃに放電電圧を供給し、放電電極
１２ｃと含浸型電極１２ａとの間にホローカソード放電
を発生させる。ホローカソード放電は前述のプラズマ発
生ガス供給管２３ａ、含浸型電極１２ａの中空部分のそ
れぞれを通して供給されるプラズマ発生ガスをプラズマ
化する。

【００２６】前記高電圧絶縁体１２ｄは含浸型電極１２
ａと放電電極１２ｃとの間を電気的に絶縁する。高電圧
絶縁体１２ｄには本実施の形態において絶縁性セラミッ
クスが使用される。この絶縁性セラミックスは含浸型電
極１２ａ、放電電極１２ｃのそれぞれに例えばろう付け
により接合される。

【００２７】次に、前述の薄膜形成装置の成膜動作につ
いて説明する。まず、図１に示す薄膜形成装置におい
て、真空源２２を起動し、真空系１１内を真空状態にす
るとともにこの真空状態を維持する。真空状態が維持さ
れると、ガス供給源２３から図２に示すプラズマ発生ガ
ス供給管２３ａ、含浸型電極１２ａの中空部分のそれぞ
れを通してプラズマ発生ガスが電子銃１２の放電電極１
２ｃ部分に供給され、この供給されたプラズマ発生ガス
はさらに磁気回路２１を通して真空系１１内に流れ込
む。

【００２８】前記プラズマ発生ガスが流れだすと、図２
に示す電流発生源２４から数Ａの電流を加熱ヒータ１２
ｂに供給し加熱ヒータ１２ｂを加熱状態にする。この加
熱ヒータ１２ｂが加熱状態になることにより、含浸型電
極１２ａは１０００−１２００℃に加熱される。含浸型
電極１２ａが加熱されることにより、含浸型電極１２ａ
から電子が放出される。

【００２９】前記含浸型電極１２ａの加熱状態を維持し
ながら、引き続き放電電源２５から放電電極１２ｃに数
ＫＶ以上の放電電圧を供給する。数分後、放電電極１２
ｃと含浸型電極１２ａとの間にホローカソード放電が発
生する。

【００３０】一旦、前記ホローカソード放電の発生が開
始されると、放電電源２５から放電電極１２ｃに供給さ
れる放電電圧が数百Ｖ以下においてホローカソード放電
を維持できる。前記ホローカソード放電が発生すると既
に供給されているプラズマ発生ガスによりプラズマが発
生する。このプラズマにより含浸型電極１２ａの電子の
放出に充分な加熱がなされるので、電流発生源２４から
加熱ヒータ１２ｂへの電流の供給を停止し、加熱ヒータ
１２ｂによる含浸型電極１２ａの加熱を停止する。

【００３１】そして、図１に示するつぼ１３に図示しな
い電圧発生源により電圧を印加し、るつぼ１３を引出電
極として電子銃１の含浸型電極１２ａから電子ビーム１
６を引き出す。電子ビーム１６の引き出しに際しては磁
気回路２１により電子ビーム１６が集束される。引き出
された電子ビーム１６はるつぼ１３に載置された蒸着源
１４に達し、電子ビーム１６が達した蒸着源１４はエネ
ルギーの供給により加熱され、蒸発又は昇華が生じ、蒸
発源１４から蒸着粒子１４ａが発生する。蒸着粒子１４
ａは真空系１１内部に飛ばされ、いくつかの蒸着粒子１
４ａは周囲の残留分子と衝突せずに基板１５の表面に付
着する。この蒸着粒子１４ａが連続的に発生し、基板１
５の表面に連続的に蒸着粒子１４ａが付着し堆積するこ
とにより、基板１５の表面には薄膜が形成される。

【００３２】このように構成される薄膜形成装置におい
ては、含浸型電極１２ａの陰極電極材料に電子放出材料
（含浸材料）の原子が含浸することにより、含浸させた
原子が分極し、陰極電極材料表面の仕事関数を低下させ
るので、含浸型電極１２ａの動作温度が下げられる。さ
らに、含浸型電極１２ａは真空系１１内に連接され真空
雰囲気に維持されるので、含浸型電極１２ａは大気に触
れることなく酸化による損傷を生じない。従って、電子
銃１２の動作温度が低温度になり、かつ大気に触れない
ので、電子銃１２の長寿命化が図れる。この電子銃１２
の長寿命化により電子銃１２の含浸型電極１２ａの交換
回数が減少できるので、量産製造ラインの停止回数が減
少できる薄膜形成装置が提供できる。

【００３３】さらに、電子銃１２の含浸型電極１２ａか
ら電子を放出できる動作温度が低下するので、加熱ヒー
タ１２ｂに供給する電力が減少できる。従って、薄膜形
成装置の電力消費が減少できる。

【００３４】さらに、薄膜形成装置は、プラズマ発生ガ
スを供給するガス供給系（プラズマ発生ガス供給管２３
ａ及びガス供給源２３）、ホローカソード放電を発生さ
せる放電電極１２ｃ及び放電電源２５を備え、ホローカ
ソード放電により発生したプラズマで電子銃１２の含浸
型電極１２ａを加熱する。このプラズマによる含浸型電
極１２ａの加熱により加熱ヒータ１２ｂによる加熱量が
減少できるので、薄膜形成装置の電力消費が減少でき
る。

【００３５】実施の形態２ 本実施の形態は、前述の実施の形態１に係る薄膜形成装
置において、電子銃１２を複数個配設した場合について
説明する。図３は本発明の実施の形態２に係る薄膜形成
装置の概念図である。図３に示すように、薄膜形成装置
は、真空系１１の一側面、対向する他の一側面にそれぞ
れ合計２個の電子銃１２を配設する。それぞれの電子銃
１２の詳細な構成は前述の実施の形態１に係る薄膜形成
装置の電子銃１２と同様である。

【００３６】このように構成される薄膜形成装置におい
ては、複数個の電子銃１２を同時に動作させることによ
り、蒸着源１４からの蒸着粒子１４ａの生成量が増加で
きるので、るつぼ１３の大容量化（大型化）、基板１５
の大面積化がいずれも実現できる。るつぼ１３の大容量
化は、蒸着源１４の補給回数が減少できるので、量産製
造ラインの停止回数が減少できる薄膜形成装置が提供で
きる。基板１５の大面積化は、例えば液晶用基板の大型
化により大画面の液晶表示装置が実現できる。また、半
導体基板の大型化により大規模集積回路装置が実現で
き、或いは１枚の半導体基板（ウエーハ）から取得でき
るチップ（半導体デバイス）数が増加できる。

【００３７】なお、本実施の形態においては電子銃１２
が２個配設されているが、本発明はこの個数に限定され
ず、例えば４個の電子銃１２が配設できる。

【００３８】実施の形態３ 本実施の形態は、前述の実施の形態１に係る薄膜形成装
置にスパッタリング機能を備えた場合、又は薄膜形成装
置をスパッタリング装置そのものとして使用する場合に
ついて説明する。図４は本発明の実施の形態４に係る薄
膜形成装置（スパッタリング装置）の概念図である。図
４に示す薄膜形成装置は真空系１１内において電子銃１
２に対向する位置に基板１５が配置される。

【００３９】前記電子銃１２の詳細な構成は前述の実施
の形態１に係る薄膜形成装置の電子銃１２と同様であ
る。電子銃１２の電子放出側であって磁気回路２１と真
空系１１との間にはグリッド電極２６が配設される。グ
リッド電極２６は、前述の図１に示すガス供給源２３か
らプラズマ発生ガス供給管２３ａを通して供給されるプ
ラズマ発生ガスにより前記放電電極１２ｃ（図２参照）
で発生させたプラズマ中の電子を吸収するとともに、前
記プラズマ中のガスイオン及びガス分子２３ｂを基板１
５の表面側に通過させる。このグリッド電極２６を通過
したガスイオン又はガス分子２３ｂは、基板１５の表面
を叩き、スパッタリングを行う。スパッタリングは周知
のように基板１５の表面のエッチング、清浄化等を行
う。また、前記グリッド電極２６においては、磁気回路
２１で集束されるプラズマ中の電子が吸収される。

【００４０】前記電子銃１２、磁気回路２１、グリッド
電極２６及びガス供給系はスパッタリングを行うガスイ
オン及びガス分子２３ｂを供給するイオン供給源２７を
構築する。

【００４１】このように構成される薄膜形成装置におい
ては、電子銃１２と基板１５との間にグリッド電極２６
を含むイオン供給源２７を備えることにより、プラズマ
中の電子がグリッド電極２６により吸収され、プラズマ
中のガスイオン及びガス分子２３ｂがグリッド電極２６
を通過して基板１５の表面に到達するので、スパッタリ
ング機能を備えることができる。しかも、グリッド電極
２６を備え、かつ基板１５の配置位置を電子銃１２に対
向する位置に代えるだけで、簡易にスパッタリング機能
が備えられる。この薄膜形成装置は、前述の実施の形態
１に係る薄膜形成装置と同様に、蒸着源１４を配設しか
つ基板１５の配置位置を代えることにより、薄膜を形成
できる。なお、本発明においては、薄膜形成装置には使
用せずに単にスパッタリング装置として使用してもよ
い。

【００４２】実施の形態４ 本実施の形態は、前述の実施の形態３に係る薄膜形成装
置（スパッタリング装置）のイオン発生源を複数台配設
した場合について説明する。図５は本発明の実施の形態
５に係る薄膜形成装置（スパッタリング装置）の概念図
である。図５に示す薄膜形成装置は、真空系１１の一側
面に２個のイオン供給源２７を並べて配設し、この２個
のイオン供給源２７に対向する位置に基板１５が配置さ
れる。

【００４３】このように構成される薄膜形成装置におい
ては、２個のイオン供給源２７を同時に動作させること
により、大面積の基板１５の表面がスパッタリングでき
る。

【００４４】実施の形態５ 本実施の形態は、前述の実施の形態１に係る成膜装置と
しての薄膜形成装置と前述の実施の形態３に係るスパッ
タリング装置とを組み合わせた場合について説明する。
図６は本発明の実施の形態５に係る薄膜形成装置の概念
図である。図６に示すように、薄膜形成装置は、基板１
５の表面をスパッタリングし清浄化するスパッタリング
処理ユニット３０、搬送ユニット３２、基板１５の表面
に薄膜を形成する成膜処理ユニット３１を備える。スパ
ッタリング処理ユニット３０は前述の実施の形態３に係
る薄膜形成装置と同様に構成され、成膜処理ユニット３
１は前述の実施の形態１に係る薄膜形成装置と同様に構
成される。搬送ユニット３２は、例えばスパッタリング
処理ユニット３０と成膜処理ユニット３１との間で基板
１５を搬送するロボットアームと、このロボットアーム
の駆動及び制御を行う駆動制御装置と、スパッタリング
処理ユニット３０、成膜処理ユニット３１のそれぞれの
真空系１１を開閉する開閉シャッタとを少なくとも備え
る。

【００４５】このように構成される薄膜形成装置におい
ては、スパッタリング処理ユニット３０で基板１５の表
面を清浄化した後に、大気解放することなく引き続き成
膜処理ユニット３１で基板１５の表面に薄膜が形成でき
るので、薄膜の膜質が向上できる等の効果が得られる。

【００４６】なお、本実施の形態に係る薄膜形成装置
は、前述の実施の形態２に係る薄膜形成装置と前述の実
施の形態４に係るスパッタリング装置とを組み合わせ
て、スパッタリング処理ユニット３０には複数台のイオ
ン供給源２７を、成膜処理ユニット３１には複数個の電
子銃１２をぞれぞれ配設してもよい。

【００４７】さらに、本実施の形態に係る薄膜形成装置
は、スパッタリング処理ユニット３０のイオン供給源２
７が成膜処理ユニット３１に、成膜処理ユニット３１の
電子銃１２がスパッタリング処理ユニット３０に、それ
ぞれ交互に移動するように構成してもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子銃の陰極を陰極電極材料に電子放出材料を含浸させ
た含浸型電極により構成したことにより、陰極電極材料
の表面において電子放出材料が分極して界面での仕事関
数が低下する。つまり、低温度で陰極から電子が放出さ
れるようになるので、電子銃の長寿命化が図られる効果
が得られるとともに、電子銃において陰極を加熱するた
めの電力を低減でき、低電力消費の薄膜形成装置を実現
できるという効果が得られる。

【００４９】また、本発明によれば、上記電子放出材料
として硼化物又は炭化物に比べて仕事関数の小さい酸化
物材料が用いられることにより、上記、陰極を低温度で
動作させることよる電子銃の長寿命化及び低電力化が好
適に達成されるという効果がある。

【００５０】また本発明によれば、陰極電極材料にポー
ラスタングステン、電子放出材料に酸化バリウム、酸化
カルシウム、酸化アルミニウムそれぞれを所定のモル比
で混合させた酸化物材料を用いることにより、特に電子
銃の長寿命化及び低電力化の効果が高くなる。

【００５１】さらに、本発明によれば、陰極周囲でホロ
ーカソード放電を発生させることにより、加熱ヒータに
よる陰極への加熱量を低減することができ、薄膜形成装
置の電力消費がより低減される効果が得られる。

【００５２】本発明によれば、電子銃が複数配設される
ことにより、蒸着源の大型化（大容量化）又は薄膜を形
成する基板の大型化が実現できる薄膜形成装置が提供で
きるという効果が得られる。

【００５３】さらに、本発明によれば、電子銃出力部分
にグリッド電極を備えたことにより、プラズマ中の電子
は吸収され、ガスイオン及びガス分子は通過して基板表
面に到達する。これにより薄膜の形成に加えて、スパッ
タリングが実施できる薄膜形成装置が提供できるという
効果が得られる。

【００５４】さらに、本発明によれば、成膜処理ユニッ
トとスパッタリング処理ユニットとを備えたことによ
り、量産製造ラインへの組み込みに好適な薄膜形成装置
が提供されるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係る薄膜形成装置の
概念図である。

【図２】 前記薄膜形成装置の電子銃の断面図である。

【図３】 本発明の実施の形態２に係る薄膜形成装置の
概念図である。

【図４】 本発明の実施の形態３に係る薄膜形成装置の
概念図である。

【図５】 本発明の実施の形態４に係る薄膜形成装置の
概念図である。

【図６】 本発明の実施の形態５に係る薄膜形成装置の
概念図である。

【図７】 従来技術に係る真空蒸着装置の概念図であ
る。

【図８】 従来技術に係る真空蒸着装置の電子銃の断面
図である。

【符号の説明】

１１ 真空系、１２ 電子銃、１２ａ 含浸型電極、１
２ｂ 加熱ヒータ、１２ｃ 放電電極、１２ｄ 高電圧
絶縁体、１３ るつぼ、１４ 蒸着源、１４ａ蒸着粒
子、１５ 基板、１６ 電子ビーム又はプラズマ、２１
磁気回路、２２ 真空源、２３、ガス供給源、２３ａ
プラズマ発生ガス供給管、２３ｂ ガスイオン及びガ
ス分子、２４ 電流発生源、２５ 放電電源、２６ グ
リッド電極、２７ イオン供給源、３０ スパッタリン
グ処理ユニット、３１ 成膜処理ユニット、３２ 搬送
ユニット。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 C23F 1/00 - 4/04 H01J 1/00 - 65/08 H01L 21/3065

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空雰囲気中において電子銃の陰極から
   蒸着源に電子を供給し、この供給された電子により前記
   蒸着源を蒸発又は昇華させて熱的に蒸着粒子を生成し、
   前記真空雰囲気中に配置された基板表面に前記蒸着粒子
   を付着堆積し薄膜を形成する薄膜形成装置において、 前記電子銃の陰極が、陰極電極材料に電子放出材料を含
   浸させた含浸型電極で形成され、前記電子銃の陰極から
   電子を供給する動作温度を低下させ、 前記電子銃は、前記含浸型電極と、プラズマ発生ガスを
   供給するガス供給系と、前記プラズマ発生ガスによりホ
   ローカソード放電を発生させる放電電極と、を備え、 前記ガス供給系から供給されるプラズマ発生ガスにより
   前記放電電極でホローカソード放電を発生させ、電子銃
   から蒸着源に連続して電子を供給し、 前記ガス供給系から供給されるプラズマ発生ガスにより
   前記放電電極で発生させたプラズマ中の電子を吸収する
   とともに、前記プラズマ中のガスイオン及びガス分子を
   基板表面側に通過させるグリッド電極を備え、 前記グリッド電極を通過したガスイオン又はガス分子に
   より基板表面をスパッタリングすることを特徴とする薄
   膜形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の薄膜形成装置におい
   て、 前記電子銃が同一構造において複数配設されることを特
   徴とする薄膜形成装置。
3. 【請求項３】 真空雰囲気中において電子銃の陰極から
   蒸着源に電子を供給し、この供給された電子により前記
   蒸着源を蒸発又は昇華させて熱的に蒸着粒子を生成し、
   前記真空雰囲気中に配置された基板表面に前記蒸着粒子
   を付着堆積し薄膜を形成する薄膜形成装置において、 前記電子銃の陰極が、陰極電極材料に電子放出材料を含
   浸させた含浸型電極で形成され、前記電子銃の陰極から
   電子を供給する動作温度を低下させ、 前記電子銃は、前記含浸型電極と、プラズマ発生ガスを
   供給するガス供給系と、前記プラズマ発生ガスによりホ
   ローカソード放電を発生させる放電電極と、を備え、 前記ガス供給系から供給されるプラズマ発生ガスによ
   り、前記放電電極でホローカソード放電を発生させ、電
   子銃から蒸着源に連続して電子を供給し、 前記含浸型電極、プラズマ発生ガスを供給するガス供給
   系、及び前記プラズマ発生ガスによりホローカソード放
   電を発生させる放電電極を備えた電子銃を含み、前記ガ
   ス供給系から供給されるプラズマ発生ガスにより前記放
   電電極でホローカソード放電を発生させ、電子銃から蒸
   着源に連続して電子を供給し、前記蒸着源から発生する
   蒸着粒子を基板表面に付着堆積させる成膜処理ユニット
   と、 前記含浸型電極、ガス供給系、放電電極、及び前記ガス
   供給系から供給されるプラズマ発生ガスにより前記放電
   電極で発生させたプラズマ中の電子を吸収するとともに
   前記プラズマ中のガスイオン及びガス分子を基板表面側
   に通過させるグリッド電極を備えたイオン発生源を含
   み、前記グリッド電極を通過したガスイオン又はガス分
   子により基板表面をスパッタリングするスパッタリング
   処理ユニットと、を備え、 前記成膜処理ユニットにより基板表面に薄膜を形成し、
   前記スパッタリング処理ユニットにより基板表面のスパ
   ッタリングを行うことを特徴とする薄膜形成装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項に記載の
   薄膜形成装置において、 前記電子銃の含浸型電極を形成する電子放出材料は、硼
   化物又は炭化物に比べて仕事関数が小さい酸化物材料で
   あることを特徴とする薄膜形成装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の薄膜形成装置におい
   て、 前記電子銃の陰極電極材料は、ポーラスタングステンで
   あり、 前記電子銃の含浸型電極を形成する電子放出材料は、酸
   化バリウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウムのそれ
   ぞれを所定のモル比で混合させた酸化物材料であること
   を特徴とする薄膜形成装置。