JPH03158458A - クラスターイオンビーム装置 - 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、クラスターイオンビーム（ＩＣＢ）によっ
て薄膜を形成するクラスターイオンビーム装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 第２図は従来のクラスターイオンビーム装置の主要部の
斜視図であり、図において（１）はルツボ、（２）はこ
のルツボ（１）に格納される蒸着物質、（３）はルツボ
（１）の基板（後述する）側の面に少なくとも１つ設け
られたノズル、（４）はルツボ（１）を取り囲んで配置
されルツボ（１）との間の電圧により電子をルツボ（１
）に衝突させルツボ（１）を加熱する加熱用フィラメン
ト、（５）はルツボ（１）、蒸着物質（２）、ノズル（
３）および加熱用フィラメント（４）から構成された蒸
気発生部である。

（６）はノズル（３）から噴射されるクラスター（７）
はこのクラスター（６）を取り囲み配置された円筒状の
イオン化用フィラメントであり、クラスター（６）の一
部をイオン化するために用いられる。

（８）はイオン化用フィラメント（７）の内部に配置さ
れた円筒状の電子ビーム引出し電極である。（９）はイ
オン化用フィラメント（７）および電子ビーム引出し電
極（８）からなるクラスターイオン化部である。　（１
０）はクラスター（６）の一部がイオン化されたクラス
ターイオン、（１１）はクラスター（６）のうちのクラ
スターイオン（１０）を電界で加速しそれに運動エネル
ギーを付与する加速電極、（１２）はその表面に薄膜が
形成される基板である。なお、真空槽は図示しない。

従来のクラスターイオンビーム装置は上記のように構成
され、まず、真空排気系（図示しない）によって真空槽
内がＩ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ程度に排気される。続い
て加熱用フィラメント（４）はルツボ（１）内の蒸気圧
が数Ｔｏｒｒになる温度まで加熱されると、蒸着物質（
２）が蒸発されノズル（３）から基板（１２）に向けて
真空中に噴射されるにの噴射された蒸気はノズル（３）
を通過する際に断熱膨張によって加速冷却されて凝縮し
、クラスター（６）と呼ばれる塊状原子集団が形成され
る。

次に、電子ビーム引出し電極（８）によってイオン化用
フィラメント（７）から電子ビームが引き出され、また
加速される。この電子ビームによってクラスター（６）
の一部がイオン化されクラスターイオン（１０）となり
、さらにこのクラスターイオン（１０）は加速型ｉ　（
１１）によって形成される電界によって加速され、クラ
スター（６）とともに基板（１２）に衝突し、この基板
（１２）上に＊ＦＩＡが形成される。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来のクラスターイオンビーム装置では、
ルツボ（１）の直径が大きい場合、ノズル（３）のある
ルツボ（１）の上面の温度は低くなり、例えば蒸着物質
（２）がアルミニウム、チタニウム、シリコン等のとき
、ぬれ性がよいため、ルツボ（１）の上面の裏側からノ
ズル（３）に蒸着物質（２）が達してそこで露結し、ス
ピッティングを起したり、また蒸発物質（２）がルツボ
（１）の表面を伝って拡散して蒸発し、周囲に飛散し、
ルツボ（１）と加熱用フィラメント（４）との間でアー
ク放電を引き起したり、さらに蒸着物質（２）が電子ビ
ーム引出し電極（８）、加速電極（１１）、絶縁硝子（
図示せず）などに付着し、それらの金属と蒸着物質（２
）とが反応して腐蝕を生じさせ、絶縁を劣化させるとい
った間層点があった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、蒸着物質がノズルから円滑に噴射されるクラ
スターイオンビーム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］ この発明に係るクラスターイオンビーム装置は、蒸着物
質加熱手段をノズルを有するルツボの上面またはそれに
接近して設けたものである。

［作　用］ この発明においては、蒸着物質加熱手段によりノズルを
有するルツボの上面は高温になっており、蒸着物質がノ
ズルに詰まるようなことはない。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１Ａ図はこの発明のクラスターイオンビーム装置の一
実施例の蒸気発生部の斜視図であり、第２図と同一また
は相当部分は同一符号を付し、その説明は省略する。

図において、（２０）はルツボ（１）の上方に設けられ
波形に成形された蒸着物質加熱手段である加熱用フィラ
メントである。

上記のように構成されたクラスターイオンビーム装置に
おいては、ルツボ（１）が加熱用フィラメント（２０）
によって加熱され蒸着物質（２）が蒸発する。この蒸着
物質（２）は蒸気発生部（２１）からノズル（３）を通
じて噴射されると同時にクラスター（図示しない）を経
てクラスターイオン化部（９）でクラスターイオン（図
示しない）として生成される。このクラスターイオンが
加速型ｉ　（１１）でクラスターとともに加速されて薄
膜が基板（１２）上に形成される。

ここで、ルツボ（１）の上面は加熱用フィラメント（２
０）に接近して高温になっており、蒸着物質（２）はノ
ズル（３）から円滑に噴射され、ノズル（３）が詰まっ
たり、スピッティングが生じたり、蒸着物質（２）がル
ツボ（１）の上面から周囲に飛散するようなことはない
。

第１Ｂ図はこの発明の第２の実施例を示す要部斜視図で
あり、第１の実施例のものにルツボ（１）の下方にも加
熱用フィラメント（２２）が付設されている。

第１Ｃ図はこの発明の第３の実施例を示す要部斜視図で
あり、第１の実施例のものにルツボ（１）の側面にも加
熱用フィラメント（２３）が囲うようにして付設されて
いる。

第１Ｄ図はこの発明の第４の実施例を示す要部斜視図で
あり、第２の実施例のものにルツボ（１）の周囲にも加
熱用フィラメント（２４）が付設されている。

上記のようにルツボ（１）を囲う加熱用フィラメント（
２２）、　（２３）、　（２４）を増加することにより
、ルツボ（１）内の蒸着物質（２）はより均一に加熱さ
れる。なお、各図中の矢印はルツボ（１）を取り出す方
向を示し、矢印方向にルツボ（１）を取り出し、ルツボ
（１）の変換、蒸着物質（２）の補充が行われる。

なお、上記各実施例では蒸着物質加熱手段として加熱用
フィラメントを用いた場合について説明したが、ルツボ
（１）を輻射熱で加熱する加熱装置を用いてもよいし、
また伝導熱でルツボ（１）を加熱する加熱装置を用いて
もよい、この場合にはルツボ（１）の上面には加熱装置
が直接設けられる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明のクラスターイオンビー
ム装置によれば、ノズルの形成されたルツボの上面にま
たはその上面に接近して蒸着物雷を加熱する蒸着物質加
熱手段を設けたので、ノズルに蒸着物質が詰まることな
く、円滑に噴射されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図はこの発明の第１の実施例を示すクラスターイ
オンビーム装置の要部斜視図、第１Ｂ図はこの発明の第
２の実施例を示す要部斜視図、第１Ｃ図はこの発明の第
３の実施例を示す要部斜視図、第１Ｄ図はこの発明の第
４の実施例を示す要部斜視図、第２図は従来のクラスタ
イオンビーム装置の一例を示す斜視図である。 図において、（１）はルツボ、（２）は蒸着物質、（３
）はノズル、（９）はクラスターイオン化部、（１１）
は加速電極、（１２）は基板、（２０）、　（２３）、
　（２４）は加熱用フィラメントである。 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　　　曽　　　我　　　道　　照２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　真空槽内に設けられノズルを上面に有するルツボと、
   このルツボ内に格納された蒸着物質を加熱する蒸着物質
   加熱手段と、この蒸着物質加熱手段で加熱されて蒸気と
   なった蒸着物質が前記ノズルから噴射されると同時に加
   速冷却されて生成されたクラスターをクラスターイオン
   に変換するクラスターイオン化部と、このクラスターイ
   オン化部からの前記クラスターイオンを前記クラスター
   とともに加速する加速電極と、この加速電極で加速され
   た前記クラスターおよび前記クラスターイオンが衝突し
   てその表面に薄膜が形成される基板からなるクラスター
   イオンビーム装置において、前記蒸着物質加熱手段を前
   記ノズルを有する前記ルツボの上面または上面に接近し
   て設けたことを特徴とするクラスターイオンビーム装置
   。