JPH02209474A - 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〕 この発明は、薄膜形成装置、特に、クラスターイオンビ
ーム蒸着法（以上ＩＣＢ法と称す）により高品質の薄膜
を蒸着形成する薄膜形成装置に使用される蒸気発生源に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来から光学薄膜、磁性膜、絶縁膜などの高品質な薄膜
がＩＣＢ法により形成されている。

第２図は例えば特公昭５４−９５９２号公報に示された
従来の薄膜形成装置を模式的に示す概略構成図である。

図において、（１）は所定の真空度に保持された真空槽
、（２）はこの真空槽（１）の真空度を調整する真空排
気系、（３）は真空槽（１）内の下方に設けら質、（６
）はルツボ（３）を加熱する加熱フィラメント、（７）
はこの加熱フィラメント（６）の熱を遮る熱シールド板
、（８）はルツボ（３］のノズル（４）から蒸着物質（
５）の蒸気を噴出させて形成した塊状原子集団であるク
ラスター、そして、ルツボ（３〕、加熱フィラメント（
６）および熱シールド板（７）により蒸気発生源（９）
を構成する。ＧＯは電子ビームを放出する電子ビーム放
出フィラメント、σ旧よこの電子ビーム放出フィラメン
トσＱから電子を引き出し加速する電子ビーム引き出し
電極、□□□は電子ビーム放出フィラメントＱＧの熱を
遮る熱シールド板、そして、電子ビーム放出フィラメン
トＱＱ、電子ビーム引き出し電極東および熱シールド仮
りによりクラスター（８）のイオン化手段口を構成する
。０畳はこのイオン化手段時によってイオン化されたイ
オン化クラスター、四はこのイオン化クラスター（１４
１を電界で加速し、運動エネルギーを付与する加速手段
である加速電極、Ｑｆｔはその表面に薄膜が形成される
基板である。σηは加熱フィラメント（６月と電流を供
給する第１交流電源、（ト）はルプツボ（３）の電位を
加熱フィラメント（６）に対して正にバイアスする第１
直流電源、四は電子ビーム放出フィラメントσＱに電流
を供給する第２交流電源、（１）は電子ビーム放出フィ
ラメントαｑを電子ビーム引き出し電極συに対して負
の電位にバイアスする第２直流電源、（財）は電子ビー
ム引き出し電極（ロ）およびルツボ（３）を加速電極（
ト）に対して正にバイアスする第３直流電源、そして、
（イ）は第１交流電源（ロ）、第１直流電源（ト）、第
２交流電源０１、第２直流電源（ホ）および第３直流電
源Ｑυを収納する電源装置である。

次に動作について説明する。真空槽（１）をｌＸｌ０’
Ｔｏｒｒ程度の真空度になるまで真空排気系（２）によ
って排気する。加熱フィラメント（６）から放出される
電子を第１直流電源（ト）で印加される電界によって加
速し、この加速された電子をルツボ（３）に衝突させ、
ルツボ（３）内の蒸気圧が数Ｔｏｒｒになる温度まで加
熱する。この加熱によって、ルツボ（３〕内の蒸着物質
（５）は蒸発し、ノズル（４）から真空槽（１）中に噴
射される。この蒸着物質（５）の蒸気は、ノズル（４）
を通過する際、断熱膨張により過冷却状態を起こし、ク
ラスター（８）と呼ばれる塊状原子集団が形成される。

このクラスター（８）は、電子ビーム放出フィラメント
σｑから放出される電子ビームによって一部がイオン化
されることによりイオン化クラスター（１４１となる。

このイオン化クラスター（ロ）は、イオン化されていな
い中性のクラスター（８）と共に加速電極σ椴で形成さ
れる電界により加速され、基板αＱ表面に衝突して薄膜
が形成される。

なお、電源装置（イ）内の各直流電源の機能は次の通り
である。第１直流電源に）は、加熱フィラメント（６）
に対してルツボ（３）の電位を正にバイアスし、加熱フ
ィラメント（６）から放出された熱電子をルツボ（３）
に衝突させる。第２直流電碇（１）は、電子ビーム引き
出し電極東に対して第２交流電源四で加熱された電子ビ
ーム放出フィラメントσＱを負の電位にバイアスし、電
子ビーム放出フィラメントσｑから放出された熱電子を
電子ビーム引き出し電極ｃＩη内部に引き出す。第３直
流電源（財）は、アース電位にある加速電極（７）に対
して電子ビーム引き出し電極σηおよびルツボ（３）を
正にバイアスし、電子ビーム引き出し電極ａηとの間に
形成される電界レンズによって、正電荷のイオン化クラ
スター（１４１を加速制御する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ルツボ（３）は加熱はされるが、必ずしもその加熱は均
一ではなく、局部的に極めて温度が高い部分が発生して
ルツボ（３）の寿命が短くなったり、ノズル（４）から
の蒸気の噴出量が変動して基板への蒸着速度が不安定に
なるなどの問題点があった。即ち、上記した加熱方式に
よるルツボ（３）の温度分布の詳細についてまでは従来
、十分な検討がなされていなかった。

この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、特にルツボとの関連における加熱フィラメン
トの形状がルツボの温度分布に大きく影響することに着
目し、ルツボの温度分布が良好となる蒸気発生源を得り
とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る薄膜形成装置の蒸気発生源は、その加熱
フィラメントをルツボと同軸に螺旋状に巻回した形状の
ものとするとともに、上記ルツボと加熱フィラメントと
の距離Ｘと上記加熱フィラメントの巻回ピッチＹとの比
Ｘ／Ｙを０３以上０．７下 以上の範囲とし、かつ上記加熱フィラメントを上記ルツ
ボの上下両端よりそれぞれ半巻回以上長くしたものであ
る。

〔作用〕

加熱フィラメントの形状を上記したように構成すること
により、加熱フィラメントから放出された電子は、ルツ
ボの周方向および軸方向の全表面に均一に照射され、ル
ツボの加熱温度分布が均一となる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例における加熱フィラメント
＜６）をルツボ（３Ｊとの関係で示したもので、同図（
ａ）はその平面図、同図（ｂ）はその側面図である。

発明者はルツボ（３］を加熱する媒体となる電子の放出
踪である加熱フィラメント（６］をいかなる配置にすべ
きかとの観点から、種々の形状、大きさの加熱フィラメ
ント（６）のサンプルを製作し、そのそれぞれについて
ルツボ（３）の温度分布を求め比較した。

その結果、先ず加熱フィラメント（６）はルツボ（３）
と同軸に螺旋状に巻回する形状とする必要があり、次に
、同図（ａ）に示すルツボ（３〕と加熱フィラメント（
６）との距離Ｘと、同図（ｂ）に示す加熱フィラメント
（６］の巻回ピッチＹとの比Ｘ／Ｙがルツボ（３）の温
度分布に大きく寄与することが判明した。

即ち、この比Ｘ／Ｙが小さ過ぎて０．３未満となると相
対的に加熱フィラメント（６ンがルツボ（３）に近づき
過ぎることになり、そのフィラメントの近接部が大幅に
昇温し、ルツボ（３］の軸方向に沿って温度の高低を繰
り返す分布となり、ルツボ（３）の短命化につながる。

反対に、この比Ｘ／Ｙが大き過ぎて０７を越えると、電
子がルツボ（３〕の中央部に集才りこの部分の温度が特
に高くなって、成膜性能が不安定になる。従って、０，
３≦ｘ／Ｙ≦０．７を満足するように設定するのが望し
い。

更に、加熱フィラメント（６）の高さをルツボ（３）の
高さと同一とすると、特にルツボ（３）の上端および下
端での放熱ないしは加熱の条件が他の部分を相違するこ
とからこれら端部の温度が低下し、特に上端部の温度以
下はノズル（４）のつまり現象の要因ともなる。この現
象は、加熱フィラメント（６］の両端をルツボ（３）の
上下端より半巻回以上延ばすことにより解消されること
が判明した。

〔発明の効果〕

加熱フィラメントの形状ないしルツボとの相対的位置関
係を以上のように構成することにより、この加熱フィラ
メントから放出される電子の照射によって加熱されるル
ツボの温度分布が均一となり、ルツボの寿命が増大する
とともに安定した良質の薄膜形成が可能となる。

加熱フィラメントとの距離、Ｙは加熱フィラメントの巻
回ピッチである。

なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

代理人　弁理士　　大　岩　増　雄 装置の蒸気発生源の要部を示す平面図および側面図、第
２図は従来の両膜形成装置の全体を示す構成図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 有底で上部にノズルを設け、内部に蒸着物質を充填した
   筒状のルツボと、このルツボの外周に配置され上記ルツ
   ボに対して負の電位を有する加熱フィラメントとからな
   り、上記加熱フイラメントから放出された電子を上記ル
   ツボに衝突させることにより上記ルツボを加熱しそのノ
   ズルから上記蒸着物質の蒸気を噴出させる蒸気発生源を
   備え、この噴出した蒸気をイオン化した後電界で加速し
   基板上に衝突させることにより、上記基板上に上記蒸着
   物質による薄膜を形成するものにおいて、上記加熱フィ
   ラメントを上記ルツボと同軸に螺旋状に巻回した形状の
   ものとするとともに、上記ルツボと加熱フィラメントと
   の距離Ｘと上記加熱フィラメントの巻回ピッチＹとの比
   Ｘ／Ｙを０．３以上０．７以下の範囲とし、かつ上記加
   熱フィラメントを上記ルツボの上下両端よりそれぞれ半
   巻回以上長くしたことを特徴とする薄膜形成装置。