JPH0352533B2 - - Google Patents
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- JPH0352533B2 JPH0352533B2 JP23556183A JP23556183A JPH0352533B2 JP H0352533 B2 JPH0352533 B2 JP H0352533B2 JP 23556183 A JP23556183 A JP 23556183A JP 23556183 A JP23556183 A JP 23556183A JP H0352533 B2 JPH0352533 B2 JP H0352533B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/221—Ion beam deposition
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、薄膜蒸着装置に関し、特にクラスタ
イオンビーム蒸着法により薄膜を蒸着形成する場
合のクラスタのイオン化の改良に関するものであ
る。
イオンビーム蒸着法により薄膜を蒸着形成する場
合のクラスタのイオン化の改良に関するものであ
る。
一般に、クラスタイオンビーム蒸着法による薄
膜蒸着方法は、真空槽内において、基板に蒸着す
べき物質の蒸気を噴出して該蒸気中の多数の原子
が緩く結合したクラスタ（塊状原子集団）を生成
し、該クラスタに電子のシヤワーを浴びせて該ク
ラスタをそのうちの１個の原子がイオン化された
クラスタ・イオンにし、該クラスタ・イオンを加
速して基板に衝突せしめ、これにより基板に薄膜
を蒸着形成する方法である。
膜蒸着方法は、真空槽内において、基板に蒸着す
べき物質の蒸気を噴出して該蒸気中の多数の原子
が緩く結合したクラスタ（塊状原子集団）を生成
し、該クラスタに電子のシヤワーを浴びせて該ク
ラスタをそのうちの１個の原子がイオン化された
クラスタ・イオンにし、該クラスタ・イオンを加
速して基板に衝突せしめ、これにより基板に薄膜
を蒸着形成する方法である。
このような薄膜蒸着方法を実施する装置とし
て、従来、第１図及び第２図に示すものがあつ
た。第１図は従来の薄膜蒸着装置を模式的に示す
概略構成図、第２図はその主要部の一部を切り欠
いて内部を示す斜視図である。図において、１は
所定の真空度に保持された真空槽、２は該真空槽
１内の排気を行なうための排気通路で、これは図
示しない真空排気装置に接続されている。３は該
排気通路２を開閉する真空用バルブである。
て、従来、第１図及び第２図に示すものがあつ
た。第１図は従来の薄膜蒸着装置を模式的に示す
概略構成図、第２図はその主要部の一部を切り欠
いて内部を示す斜視図である。図において、１は
所定の真空度に保持された真空槽、２は該真空槽
１内の排気を行なうための排気通路で、これは図
示しない真空排気装置に接続されている。３は該
排気通路２を開閉する真空用バルブである。
４は直径１mm〜２mmのノズル４ａが設けられた
密閉形るつぼで、これには基板に蒸着されるべき
蒸発物質、例えば金（Au）５が収容される。６
は上記るつぼ４に熱電子を照射し、これの加熱を
行なうボンバード用フイラメント、７は該フイラ
メント６からの輻射熱を遮断する熱シールド板で
あり、上記るつぼ４、ボンバード用フイラメント
６及び熱シールド板７により、基板に蒸着すべき
物質の蒸気を上記真空槽１内に噴射してクラスタ
を生成せしめる蒸気発生源８が形成されている。
なお、１９は上記熱シールド板７を支持する絶縁
支持部材、２０は上記るつぼ４を支持する支持台
である。
密閉形るつぼで、これには基板に蒸着されるべき
蒸発物質、例えば金（Au）５が収容される。６
は上記るつぼ４に熱電子を照射し、これの加熱を
行なうボンバード用フイラメント、７は該フイラ
メント６からの輻射熱を遮断する熱シールド板で
あり、上記るつぼ４、ボンバード用フイラメント
６及び熱シールド板７により、基板に蒸着すべき
物質の蒸気を上記真空槽１内に噴射してクラスタ
を生成せしめる蒸気発生源８が形成されている。
なお、１９は上記熱シールド板７を支持する絶縁
支持部材、２０は上記るつぼ４を支持する支持台
である。
９は2000℃以上に熱せられてイオン化用の熱電
子１３を放射するイオン化フイラメント、１０は
該イオン化フイラメント９から放出された熱電子
１３を加速する電子引き出し電極、１１はイオン
化フイラメント９からの輻射熱を遮断する熱シー
ルド板であり、上記イオン化フイラメント９、電
子引き出し電極１０及び熱シールド板１１によ
り、上記蒸気発生源８からのクラスタをイオン化
するためのイオン化手段１２が形成されている。
なお、２３は熱シールド板１１を支持する絶縁支
持部材である。
子１３を放射するイオン化フイラメント、１０は
該イオン化フイラメント９から放出された熱電子
１３を加速する電子引き出し電極、１１はイオン
化フイラメント９からの輻射熱を遮断する熱シー
ルド板であり、上記イオン化フイラメント９、電
子引き出し電極１０及び熱シールド板１１によ
り、上記蒸気発生源８からのクラスタをイオン化
するためのイオン化手段１２が形成されている。
なお、２３は熱シールド板１１を支持する絶縁支
持部材である。
１４は上記イオン化されたクラスタ・イオン１
６を加速してこれをイオン化されていない中性ク
ラスタ１５とともに基板１８に衝突させて薄膜を
蒸着させる加速電極であり、これは電子引き出し
電極１０との間に最大10kVまでの電位を印加で
きる。なお、２４は加速電極１４を支持する絶縁
支持部材、２２は基板１８を支持する基板ホル
ダ、２１は該基板ボルダ２２を支持する絶縁支持
部材、１７はクラスタ・イオン１６と中性クラス
タ１５とからなるクラスタビームである。
６を加速してこれをイオン化されていない中性ク
ラスタ１５とともに基板１８に衝突させて薄膜を
蒸着させる加速電極であり、これは電子引き出し
電極１０との間に最大10kVまでの電位を印加で
きる。なお、２４は加速電極１４を支持する絶縁
支持部材、２２は基板１８を支持する基板ホル
ダ、２１は該基板ボルダ２２を支持する絶縁支持
部材、１７はクラスタ・イオン１６と中性クラス
タ１５とからなるクラスタビームである。
次に動作について説明する。
基板１８に金薄膜を蒸着形成する場合について
説明すると、まず金５をるつぼ４内に充填し、上
記真空排気装置により真空槽１内の空気を排気し
て該真空槽１内を10-6Torr程度の真空度にする。
説明すると、まず金５をるつぼ４内に充填し、上
記真空排気装置により真空槽１内の空気を排気し
て該真空槽１内を10-6Torr程度の真空度にする。
次いで、ボンバード用フイラメント６に通電し
て発熱せしめ、該ボンバード用フイラメント６か
らの輻射熱により、または該フイラメント６から
放出される熱電子をるつぼ４に衝突させること、
即ち電子衝撃によつて、該るつぼ４内の金５を加
熱し蒸発せしめる。そして該るつぼ４内が金５の
蒸気圧が0.1〜10Torr程度になる温度（1500〜
1800℃）に昇温すると、ノズル４ａから噴射した
金属蒸気は、るつぼ４と真空槽１との圧力差によ
り断熱膨張してクラスタと呼ばれる、多数の原子
が緩く結合した塊状原子集団となる。
て発熱せしめ、該ボンバード用フイラメント６か
らの輻射熱により、または該フイラメント６から
放出される熱電子をるつぼ４に衝突させること、
即ち電子衝撃によつて、該るつぼ４内の金５を加
熱し蒸発せしめる。そして該るつぼ４内が金５の
蒸気圧が0.1〜10Torr程度になる温度（1500〜
1800℃）に昇温すると、ノズル４ａから噴射した
金属蒸気は、るつぼ４と真空槽１との圧力差によ
り断熱膨張してクラスタと呼ばれる、多数の原子
が緩く結合した塊状原子集団となる。
このクラスタ状のクラスタビーム１７は、イオ
ン化フイラメント９から電子引き出し電極１０に
よつて引き出された熱電子１３と衝突するため、
その一部のクラスタはそのうち１個の原子がイオ
ン化されてクラスタ・イオン１６となる。このク
ラスタ・イオン１６は加速電極１４と電子引き出
し電極１０との間に形成された電界により適度に
加速され、イオン化されていない中性クラスタ１
５がるつぼ４から噴射されるときの運動エネルギ
ーでもつて基板１８に衝突するのと共に、基板１
８に衝突し、これにより該基板１８上に金薄膜が
蒸着形成される。
ン化フイラメント９から電子引き出し電極１０に
よつて引き出された熱電子１３と衝突するため、
その一部のクラスタはそのうち１個の原子がイオ
ン化されてクラスタ・イオン１６となる。このク
ラスタ・イオン１６は加速電極１４と電子引き出
し電極１０との間に形成された電界により適度に
加速され、イオン化されていない中性クラスタ１
５がるつぼ４から噴射されるときの運動エネルギ
ーでもつて基板１８に衝突するのと共に、基板１
８に衝突し、これにより該基板１８上に金薄膜が
蒸着形成される。
ところがこの従来の薄膜蒸着装置では、金属蒸
気のクラスタをイオン化する場合、イオン化フイ
ラメント９に通電してこれから熱電子を放出さ
せ、これによりクラスタのイオン化を行なつてい
たため非常に大きな投入電力が必要であつた。例
えば上記従来装置の場合、イオン化フイラメント
９には20A、15Vの電力が投入され、該フイラメ
ント９が2000℃程度に昇温するようになつてい
る。また、イオン化フイラメント９から放出され
る熱電子１３を電子引き出し電極１０で加速する
ために投入される電力は、200ｍＡ、300V程度必
要となる。
気のクラスタをイオン化する場合、イオン化フイ
ラメント９に通電してこれから熱電子を放出さ
せ、これによりクラスタのイオン化を行なつてい
たため非常に大きな投入電力が必要であつた。例
えば上記従来装置の場合、イオン化フイラメント
９には20A、15Vの電力が投入され、該フイラメ
ント９が2000℃程度に昇温するようになつてい
る。また、イオン化フイラメント９から放出され
る熱電子１３を電子引き出し電極１０で加速する
ために投入される電力は、200ｍＡ、300V程度必
要となる。
このように従来の装置では、イオン化に非常に
大きな電力が必要であるという欠点があつた。ま
たこの際イオン化フイラメント９等が高温になる
ため、その輻射熱により基板の温度が上昇し、基
板として高分子シート等耐熱性の低いものは使用
できなかつたり、基板にアルミ層を形成し、さら
に該アルミ層上に他の金属膜を蒸着形成するよう
な場合には、該アルミ層が融けてしまつたりする
という問題があつた。さらに、イオン化フイラメ
ント９が高温になると、その成分であるタングス
テンが遊離して基板に生成される蒸着薄膜中に混
入し、膜質を低下されるという問題もあつた。
大きな電力が必要であるという欠点があつた。ま
たこの際イオン化フイラメント９等が高温になる
ため、その輻射熱により基板の温度が上昇し、基
板として高分子シート等耐熱性の低いものは使用
できなかつたり、基板にアルミ層を形成し、さら
に該アルミ層上に他の金属膜を蒸着形成するよう
な場合には、該アルミ層が融けてしまつたりする
という問題があつた。さらに、イオン化フイラメ
ント９が高温になると、その成分であるタングス
テンが遊離して基板に生成される蒸着薄膜中に混
入し、膜質を低下されるという問題もあつた。
本発明は、上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、蒸気発生源からの
クラスタにβ線を照射して該クラスタをイオン化
させることにより、従来と同程度の成膜速度で、
従来と同程度の質の膜を形成するのに構造が簡単
で、イオン化のためのエネルギーを大きく低減で
き、かつ基板の温度上昇を防止できる薄膜蒸着装
置を提供することを目的としている。
去するためになされたもので、蒸気発生源からの
クラスタにβ線を照射して該クラスタをイオン化
させることにより、従来と同程度の成膜速度で、
従来と同程度の質の膜を形成するのに構造が簡単
で、イオン化のためのエネルギーを大きく低減で
き、かつ基板の温度上昇を防止できる薄膜蒸着装
置を提供することを目的としている。
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第３図は本発明の一実施例による薄膜蒸着装置
を模式的に示す概略構成図である。図において第
１図と同一符号は第一又は相当部分を示し、３０
はβ線発生源であり、厚さ３mm程度の鉛等からな
る20mm角程度のβ線遮蔽容器内に、放射性元素と
して100ｍCiのタリウム（T1204）が収容されてい
る。該β線発生源３０は、その遮蔽容器の一側面
に上記放射性元素が放出する電子線であるβ線３
１を上記蒸気発生源８からのクラスタに照射する
ための孔を有しており、この孔から照射されるβ
線により該クラスタをイオン化するためのもので
ある。この遮蔽容器の孔は、通常はβ線遮蔽用の
蓋により覆われており、クラスタにβ線を照射す
る際に、その蓋が外される構造になつている。
を模式的に示す概略構成図である。図において第
１図と同一符号は第一又は相当部分を示し、３０
はβ線発生源であり、厚さ３mm程度の鉛等からな
る20mm角程度のβ線遮蔽容器内に、放射性元素と
して100ｍCiのタリウム（T1204）が収容されてい
る。該β線発生源３０は、その遮蔽容器の一側面
に上記放射性元素が放出する電子線であるβ線３
１を上記蒸気発生源８からのクラスタに照射する
ための孔を有しており、この孔から照射されるβ
線により該クラスタをイオン化するためのもので
ある。この遮蔽容器の孔は、通常はβ線遮蔽用の
蓋により覆われており、クラスタにβ線を照射す
る際に、その蓋が外される構造になつている。
次に動作について説明する。
実施例装置においてβ線発生源以外の動作及び
実施条件は従来装置と同一である。即ち、基板１
８の表面に例えば金薄膜を蒸着形成するには、先
ず、従来の装置における場合と同様に、基板１８
を基板ホルダ２２により支持し、金５をるつぼ４
内に収容し、真空層１内を真空排気装置により
10-6Torr程度の真空度に排気し、次いで、ボン
バード用フイラメント６によりるつぼ４内の金５
をその蒸気圧が0.1〜10Torr程度になる温度
（1500〜1800℃）に昇温する。
実施条件は従来装置と同一である。即ち、基板１
８の表面に例えば金薄膜を蒸着形成するには、先
ず、従来の装置における場合と同様に、基板１８
を基板ホルダ２２により支持し、金５をるつぼ４
内に収容し、真空層１内を真空排気装置により
10-6Torr程度の真空度に排気し、次いで、ボン
バード用フイラメント６によりるつぼ４内の金５
をその蒸気圧が0.1〜10Torr程度になる温度
（1500〜1800℃）に昇温する。
すると、ノズル４ａから噴出した金属蒸気はク
ラスタと呼ばれる塊状原子集団となる訳である
が、本実施例装置では、上記クラスタにβ線発生
源３０からβ線３１が照射され、これにより蒸気
発生源８からの一部のクラスタは、該クラスタを
構成するうちの１個の原子がイオン化されてクラ
スタ・イオン１６となる。100ｍCiのタリウムを
用いたβ線発生源は、従来と同程度のクラスタが
イオン化される程度のβ線を放出する。この場
合、β線発生源３０からβ線３１を照射するに
は、上述の遮蔽容器に設けられた孔を開放状態に
しておくだけでよく、従来装置で熱電子放出のた
めに必要としていたような電力を投入する必要は
全くない。また、そのためβ線発生源３０は、ク
ラスタをイオン化するに充分なイオン化電流を持
つたβ線３１を、常温のままでクラスタに照射す
る。
ラスタと呼ばれる塊状原子集団となる訳である
が、本実施例装置では、上記クラスタにβ線発生
源３０からβ線３１が照射され、これにより蒸気
発生源８からの一部のクラスタは、該クラスタを
構成するうちの１個の原子がイオン化されてクラ
スタ・イオン１６となる。100ｍCiのタリウムを
用いたβ線発生源は、従来と同程度のクラスタが
イオン化される程度のβ線を放出する。この場
合、β線発生源３０からβ線３１を照射するに
は、上述の遮蔽容器に設けられた孔を開放状態に
しておくだけでよく、従来装置で熱電子放出のた
めに必要としていたような電力を投入する必要は
全くない。また、そのためβ線発生源３０は、ク
ラスタをイオン化するに充分なイオン化電流を持
つたβ線３１を、常温のままでクラスタに照射す
る。
このクラスタ・イオン１６は、加速電極１４と
るつぼ４回りのボンバード用フイラメント６との
間に形成された電界によつて適度に加速され、イ
オン化されていない中性クラスタ１５と共に基板
１８に衝突し、これにより基板１８上に金薄膜が
蒸着形成される。
るつぼ４回りのボンバード用フイラメント６との
間に形成された電界によつて適度に加速され、イ
オン化されていない中性クラスタ１５と共に基板
１８に衝突し、これにより基板１８上に金薄膜が
蒸着形成される。
また、本実施例装置では、基板として高分子シ
ート等の耐熱性の低いものを用いた場合にも蒸着
を行なうことができた。また、基板にアルミ層を
形成し、さらに該アルミ層上に他の金属膜を蒸着
形成した場合にも、該アルミ層が融けることはな
かつた。
ート等の耐熱性の低いものを用いた場合にも蒸着
を行なうことができた。また、基板にアルミ層を
形成し、さらに該アルミ層上に他の金属膜を蒸着
形成した場合にも、該アルミ層が融けることはな
かつた。
このように本実施例装置では、従来の構造の複
雑なイオン化手段に代えて構造の簡単なβ線発生
源３０を設けたので、従来と同程度の成膜速度
で、従来と同程度あるいはそれ以上の質の膜を形
成するのに全体として構造を非常に簡単にでき、
また従来のイオン化手段における熱電子放出のた
めのエネルギーは不要となりエネルギーを低減で
き、しかもこの際イオン化手段は常温に保たれ、
従来のようなイオン化手段からの輻射熱により基
板が温度上昇してしまうということもなく、その
ため薄膜形成に不都合を生じることもなく、ま
た、従来のようなフイラメントから発生する不純
物による膜質の低下もない。
雑なイオン化手段に代えて構造の簡単なβ線発生
源３０を設けたので、従来と同程度の成膜速度
で、従来と同程度あるいはそれ以上の質の膜を形
成するのに全体として構造を非常に簡単にでき、
また従来のイオン化手段における熱電子放出のた
めのエネルギーは不要となりエネルギーを低減で
き、しかもこの際イオン化手段は常温に保たれ、
従来のようなイオン化手段からの輻射熱により基
板が温度上昇してしまうということもなく、その
ため薄膜形成に不都合を生じることもなく、ま
た、従来のようなフイラメントから発生する不純
物による膜質の低下もない。
なお、上記実施例では放射性元素としてタリウ
ム（T1204）を用いたが、これはストロンチウム
（Sr90）であつてもよく、またその量も100ｍCiに
限定されることはない。
ム（T1204）を用いたが、これはストロンチウム
（Sr90）であつてもよく、またその量も100ｍCiに
限定されることはない。
以上のように、本発明による薄膜蒸着装置によ
れば、蒸気発生源からのクラスタにβ線を照射し
て該クラスタをイオン化するようにしたので、従
来と同程度の成膜速度で、従来と同程度あるいは
それ以上の質の膜を形成するのに、装置の構造を
簡単にすることができ、クラスタのイオン化に必
要な電力を低減できると共に基板の温度上昇を防
止でき、また蒸着薄膜の膜質を向上させる効果が
ある。
れば、蒸気発生源からのクラスタにβ線を照射し
て該クラスタをイオン化するようにしたので、従
来と同程度の成膜速度で、従来と同程度あるいは
それ以上の質の膜を形成するのに、装置の構造を
簡単にすることができ、クラスタのイオン化に必
要な電力を低減できると共に基板の温度上昇を防
止でき、また蒸着薄膜の膜質を向上させる効果が
ある。
第１図は従来の薄膜蒸着装置の概略構成図、第
２図はその真空槽内を示す斜視図、第３図は本発
明の一実施例による薄膜蒸着装置の概略構成図で
ある。 １……真空槽、５……蒸着すべき物質（金）、
８……蒸気発生源、１４……加速電極、１５……
中性クラスタ、１６……クラスタ・イオン、１８
……基板、３０……β線発生源、３１……β線。
なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
２図はその真空槽内を示す斜視図、第３図は本発
明の一実施例による薄膜蒸着装置の概略構成図で
ある。 １……真空槽、５……蒸着すべき物質（金）、
８……蒸気発生源、１４……加速電極、１５……
中性クラスタ、１６……クラスタ・イオン、１８
……基板、３０……β線発生源、３１……β線。
なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- １ 所定の真空度に保持された真空槽と、該真空
槽内に設けられ基板に蒸着すべき物質の蒸気を上
記真空槽内に噴出して該蒸気中の多数の原子が緩
く結合したクラスタを発生する蒸気発生源と、該
蒸気発生源からのクラスタにβ線を照射して該ク
ラスタをイオン化させるβ線発生源と、上記イオ
ン化されたクラスタ・イオンを加速しこれをイオ
ン化されていない中性クラスタとともに基板に衝
突させて薄膜を蒸着させる加速電極とを備えたこ
とを特徴とする薄膜蒸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23556183A JPS60125367A (ja) | 1983-12-12 | 1983-12-12 | 薄膜蒸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23556183A JPS60125367A (ja) | 1983-12-12 | 1983-12-12 | 薄膜蒸着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60125367A JPS60125367A (ja) | 1985-07-04 |
| JPH0352533B2 true JPH0352533B2 (ja) | 1991-08-12 |
Family
ID=16987808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23556183A Granted JPS60125367A (ja) | 1983-12-12 | 1983-12-12 | 薄膜蒸着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60125367A (ja) |
-
1983
- 1983-12-12 JP JP23556183A patent/JPS60125367A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60125367A (ja) | 1985-07-04 |
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