JPH0313568A - 蒸気およびクラスター噴出装置 - 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、金属、半導体、絶縁物などでなる各種基板
上に真空蒸着法、クラスターイオンビーム法などにより
薄膜を形成する薄膜形成装置における蒸着物質の蒸気お
よびクラスターの噴出装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般にこの種の薄膜形成装置は、蒸着しようとする蒸着
物質を、ノズルを有する密閉型のルツボに充填してこれ
を加熱し、ルツボを設置した高真空雰囲気中に蒸気を噴
出させ、断熱膨張による過冷却状態をノズルの近傍に形
成させて過飽和状態による凝縮によってクラスター（塊
状原子集団）をつくり、一部このクラスターをイオン化
し、加速電極によって与えた負の高電圧によってこのク
ラスターイオンに運動エネルギーを与え、基板に所定の
薄膜層を形成するものである。

第２図は例えば特公昭５４−９５９２号公報に示された
従来の蒸気およびクラスターの噴出装置を備えた薄膜形
成装置であり、図において、内部に所定の蒸着物質（５
）を充填したルツボ（１）を所定間隔をあけて囲繞し、
このルツボ（１）を輻射もしくは電子衝撃方式で加熱す
る加熱用フィラメント（２）が設けられている。フタ（
３ｂ）はルツボ本体（３＆）の上部開口を閉塞し、中央
に所定内径のノズル（４）を有している。（６）はルツ
ボ（１）内で加熱され、ノズル（４）から噴出する蒸気
およびクラスターである。電子ビーム引出電極（８）は
イオン化フィラメント（７）から放出される電子ビーム
を加速して、蒸気およびクラスター（６）をイオン化す
る。加速電極（９）はイオン化された蒸気およびクラス
ター（６）を電界により加速して真空槽（１２）内に配
置された基板（１０）に照射する。　（１１）は熱シー
ルド板である。

以上の構成により、ルツボ（１）の加熱用フィラメント
（２）に通電することで、その輻射熱もしくは電界によ
って引き出された熱電子を加速してルツボ（１）に衝突
させる電子衝撃方式により加熱されたルツボ（１）内の
蒸着物質（５）が蒸発すると、その蒸気はルツボ（１）
内の圧力を高め、ノズル（４）から噴出するが、この蒸
着物質（５）の蒸気は圧力差による断熱膨張によって過
冷却され、複数個の原子が緩く結合したクラスター（塊
状原子集団）が形成される。このクラスターの一部がイ
オン化フィラメント（７）から放出され、電子ビーム引
出電極（８）で加速される電子ビームによってイオン化
され、加速電極（９）による電界によって加速され、真
空槽（１２）内に配置された基板（１２）上に中性クラ
スター（６）と共に照射されて蒸着が行われる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の蒸気およびクラスター噴出装置は以上のように構
成されているので、ルツボ本体（３ａ）が蒸着物質（５
）　と反応して孔あきを生じなり、フタ（３ｂ）が蒸着
物質（５）の蒸気と反応してその反応生成物によってノ
ズル（４）が目づまりを起こす等の問題点があった１例
えば蒸着物質（５）がチタンである場合、ルツボ（１）
をタンタルで形成すると、ルツボ本体（３ａ）には孔あ
きが生じる。また、ルツボ（１）をグラファイトで形成
すると、チタンとグラファイトとが反応して炭化チタン
が生成し、その成長によってフタ（３ｂ）のノズル（４
）が詰まり、蒸着物質（５）の蒸気がノズル（４）から
噴出しなくなる。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、蒸着物質（５）の蒸気およびクラスター（６
）を連続的に安定して基板（１０）に蒸着することがで
きる蒸着物質の蒸気およびクラスターの噴出装置を得る
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る蒸着物質の蒸気およびクラスター噴出装
置は、ルツボ（１）の構成部材であるルツボ本体（３ａ
）とフタ（３ｂ）とを互いに異なった材料で形成するも
ので、ルツボ本体（３ａ）は蒸着物質（５）と反応して
孔あきを生じることのない材料を選び、フタ（３ｂ）は
蒸着物質（５）との反応生成物がノズル（４）の目づま
りを起こすことのない材料を選択したものである。

［作　用］ この発明においては、ルツボ本体（３ａ）およびフタ（
３ｂ）にそれぞれ適した異種材料を使用することにより
、ルツボ本体（３ａ）が孔あきを生じることなく、また
フタ（３ｂ）のノズル（４）が目づまりを起こすことが
ない。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示し、図において、（３
ａ）は内部に所定の蒸着物質（５）を充填するルツボ本
体で、蒸着物質（５）との反応により孔あきを生じない
材料で形成されている。　（３ｂ）はこのルツボ本体（
３ａ）の上部開口を閉塞し、中央に所定内径のノズル（
４）を有するフタで、蒸着物質（５）やその蒸気との反
応による生成物によるノズル（４）の目づまりを起こす
ことのない材料で形成され、この材料はルツボ本体（３
ａ）の材料と異なっている。

（１）はこれらルツボ本体（３ａ）とフタ（３ｂ）とで
構成されるルツボである。（２）はルツボ（１）を所定
間隔をあけて囲繞し、輻射もしくは原子衝撃方式で加熱
する加熱用フィラメントである。（６）はルツボ（１）
内で加熱され、ノズル（４）から噴出する蒸気およびク
ラスターである。

以上のような構成において、上述した従来装置と同様に
、加熱用フィラメント（２）からの輻射もしくは電子衝
撃によってルツボ（１）が加熱されると、蒸着物質（５
）の蒸気がルツボ（１）内の圧力を高め、ノズル（４）
から噴出される。この蒸着物質（５）の蒸気がノズル（
４）から噴出する際、断熱膨張作用によってクラスター
（６）が生成される。

この際、例えば蒸着物質（５）がチタンである場合、ル
ツボ（１）は、ルツボ本体（３ａ）の材料をグラファイ
ト、フタ（３ｂ）の材料をタンタルという異種材料で形
成する。このような材料構成にすることにより、グラフ
ァイト製ルツボ本体（３ａ）は、蒸着物質（５）と多少
反応して一部炭化チタンを生成するが、長時間にわたっ
て孔あきを生じることはない、また、タンタル製フタ（
３ｂ）は、蒸着物質（５）とその蒸気との反応生成物に
よるノズル（４）の目づまりを起こすことはない、従っ
て蒸着物質（５）の蒸気およびクラスター（６）を連続
的に、安定して発生させることができる。

なお、上記実施例では、蒸着物質（５）がＴｉの場合に
ついて、フタ（３ｂ）の材料をしてタンタルを選択した
が、他の高融点金属材料、例えばタングステンやモリブ
デンを選んでも良い。

また、上記実施例では蒸着物質（５）がＴｉの場合につ
いての材料選択例を述べたが、他の蒸着物質（５）でも
、程度の相異はあるにしても一般的にルツボ本体（３ａ
）やフタ（３ｂ）との反応を起こす場合が多く、ルツボ
本体（３ａ）とフタ（３ｂ）とを同一材料で形成するこ
とにこだわらず、それぞれの役割を果たすに最適の材料
を個別に選択することは、蒸気およびクラスターを安定
的に発生させる手段として有効である。

［発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、ルツボ本体とフタと
を異種材料で構成し、ルツボ本体には、蒸発材料と反応
して孔あきを生じることのない材料を、フタには蒸発材
料との反応生成物によるノズル目づまりを起こすことの
ない材料を組み合わせたので、蒸気およびクラスターを
連続的に安定して発生させることのできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の断面図、第２図は従来の
薄膜形成装置の断面図である。 （１）・・・ルツボ、（３ａ）・・・ルツボ本体、（３
ｂ）・・・フタ、（４）・・・ノズル、〈５〉・・・蒸
着物質。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　所定の真空度に保持された真空槽と、この真空槽内に
   設けられる基板に向けてルツボに収納されている蒸着物
   質の蒸気を噴出し前記蒸着物質のクラスターを発生させ
   る蒸気発生源と、前記クラスターをイオン化するイオン
   化手段と、イオン化された前記蒸着物質のクラスターイ
   オンを加速制御しイオン化されていない前記蒸着物質の
   中性の蒸気および前記クラスターと共に前記基板に衝突
   させる加速電極を備えた薄膜形成装置の蒸気およびクラ
   スターの噴出装置において、 前記蒸着物質との反応による孔あきを生じにくい材料で
   なるルツボ本体と、ノズルが形成され前記蒸着物質とそ
   の蒸気との反応生成物による前記ノズルの目づまりを起
   こさない前記ルツボ本体の材料と異なる材料でなるフタ
   とからなる前記ルツボを備えてなることを特徴とする蒸
   気およびクラスター噴出装置。