JPH04165065A

JPH04165065A - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JPH04165065A
Application number: JP28784490A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Sato; 達哉佐藤; Wasaburo Ota; 太田　和三郎; Mikio Kinoshita; 幹夫木下
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-10-25
Filing date: 1990-10-25
Publication date: 1992-06-10

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〕本発明は、ＣＶＤ法（化学的蒸着法）の長所である強い
反応性と、ＰＶＤ法（物理的蒸着法）の長所である高真
空中での成膜とを同時に実現し得る新規な構成の薄膜形
成装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、被薄膜形成基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置
としては、ＣＶＤ法やＰＶＤ法などを利用したものが良
く知られており、ＣＶＤ法による装置は反応性が強く、
ＰＶＤ法による装置は高真空中において緻密な強い薄膜
を形成できるなどの長所を有している。

これら、ＣＶＤ法やＰＶＤ法などを利用した薄膜形成装
置としては、従来より種々のものが提案され、その方法
も極めて多岐にわたっているが、何れも形成された薄膜
と被薄膜形成基板（以下、基板と称す）との密着性が弱
かったり、あるいは、耐熱性の無いプラスチックフィル
ム等の基板への薄膜形成が困難であったり、あるいは形
成された薄膜の特性が不均一であるなどの問題があった
。

そこで、これらの問題を解決するため、上記方法を発展
させた薄膜形成装置として、蒸発源と被蒸着物との間に
高周波電磁界を発生させて活性あるいは不活性ガス中で
蒸発した物質をイオン化して真空蒸着を行ない被蒸着物
に蒸発物質を堆積させて薄膜を形成する、所謂イオンプ
レーティング法を利用した薄膜形成装置や、また、蒸発
源と被蒸着物との間にさらに直流電圧を印加するＤＣイ
オンブレーティング法を利用した薄膜形成装置等が提案
されている（例えば、特公昭５２−２９９７１号公報、
特公昭５２−２９０９１号公報）。

また、さらに発展された薄膜形成装置としては、被薄膜
形成基板を蒸発源に対向させて対向電極に保持し、この
対向電極と蒸発源との間にグリッドを配置すると共に、
このグリッドと蒸発源との間に熱電子発生用のフィラメ
ントを配し、上記グリッドをフィラメントに対して正電
位にして薄膜形成を行なう装置が提案されている（特開
昭５９−８９７６３号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述した従来の薄膜形成装置では、基板
面上の各位置に入射するイオンの分布を制御することが
困難なため、得られる薄膜の特性が不均一なものが得ら
れやすく、また、装置内の治具等の幾何学的形状によっ
て装置内の放電が左右され、装置内の治具等の幾何学的
形状が変化した場合、薄膜の特性の再現性が不十分とな
る等、理想とする薄膜形成を十分成し得ないという欠点
があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、基板
に対して極めて強い密着性をもった薄膜を形成でき、耐
熱性の無いプラスチックフィルム等も基板として用いる
ことができ、且つ、均一な特性を持った薄膜が安定して
得られ、薄膜の特性の再現性も向上させることができる
、新規な構成の薄膜形成装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本願請求項１記載の薄膜形成
装置は、活性ガス若しくは不活性ガスあるいはこれら両
者の混合ガスが導入される真空槽と、この真空槽内にお
いて蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、上記真空槽
内に配置され基板を上記蒸発源に対向するように保持す
る対電極と、上記蒸発源と対電極との間に配備された蒸
発物質を通過させうる第１グリッドと、上記第１グリッ
ドと上記蒸発源との間に配置された第２グリッドと、上
記第２グリッドと上記蒸発源との間に配置された熱電子
発生用のフィラメントと、上記第１グリッドと上記第２
グリッドとの間に配置された複数の円筒型グリッドから
なり底面が第１グリッド及び第２グリッドに対して平行
な同心円筒型グリッドとを有すると共に、上記第１グリ
ッドの電位を上記対電極の電位と上記フィラメントの電
位に対し正電位とし、上記第２グリッドの電位を上記対
電極の電位と上記フィラメントの電位に対し正電位とし
、上記同心円筒型グリッドを構成するグリッドにおいて
最も電位が高いグリッドを上記第２グリッドの電位に対
し負電位とし、上記同心円筒型グリッドを構成する各グ
リッド間の電位関係を任意に設定しうる電源手段を有す
ることを特徴とする。

また１本願請求項２記載の薄膜形成装置は、活性ガス若
しくは不活性ガスあるいはこれら両者の混合ガスが導入
される真空槽と、この真空槽内において蒸発物質を蒸発
させるための蒸発源と、上記真空槽内に配置され基板を
上記蒸発源に対向するように保持する対電極と、上記蒸
発源と対電極との間に配備された蒸発物質を通過させう
る第１グリッドと、上記第１グリッドと上記蒸発源との
間に配置された第２グリッドと、上記第２グリッドと上
記蒸発源との間に配置さ九た熱電子発生用のフィラメン
トと、上記第１グリッドと上記第２グリッドとの間に配
置された複数の円筒型メツシュ状あるいは縦格子状グリ
ッドからなり底面が第１グリッド及び第２グリッドに対
して平行な同心円筒型グリッドとを有すると共に、上記
第１グリッドの電位を上記対電極と上記フィラメントの
電位に対し正電位とし、上記第２グリッドの電位を上記
対電極の電位と上記フィラメントの電位に対し正電位と
し、上記同心円筒型グリッドを構成するグリッドにおい
て最も電位が高いグリッドを上記第２グリッドの電位に
対し負電位とし、上記同心円筒型グリッドを構成する各
円筒型グリッド間の電位関係を任意に設定しろる電源手
段を有し、且つ、上記同心円筒型グリッドの各円筒型グ
リッドの上端と下端の間に電流を流し、円筒型グリッド
の円周に沿う方向の磁界を発生させるための電源手段を
有することを特徴とする。

また、本願請求項３記載の薄膜形成装置は、活性ガス若
しくは不活性ガスあるいはこれら両者の混合ガスが導入
される真空槽と、この真空槽内において蒸発物質を蒸発
させるための蒸発源と、上記真空槽内に配置され基板を
上記蒸発源に対向するように保持する対電極と、上記蒸
発源と対電極との間に配備された蒸発物質を通過させう
る第１グリッドと、上記第１グリッドと上記蒸発源との
間に配置された第２グリッドと、上記第２グリッドと上
記蒸発源との間に配置された熱電子発生用のフィラメン
トと、上記第１グリッドと上記第２グリッドとの間に配
置された複数のコイルからなり底面が第１グリッド及び
第２グリッドに対して平行な同心円筒型コイルとを有す
ると共に、上記第１グリッドの電位を上記対電極の電位
と上記フィラメントの電位に対し正電位とし、上記第２
グリッドの電位を上記対電極の電位と上記フィラメント
の電位に対し正電位とし、上記同心円筒型コイルを構成
するコイルにおいて最も電位が高いコイルを上記第２グ
リッドの電位に対し負電位とし、上記同心円筒型コイル
を構成する各コイル間の電位関係を任意に設定しうる電
源手段を有し、且つ、上記同心円筒型コイルの各コイル
の上端と下端の間に電流を流しコイルの長手方向の磁界
を発生させるための電源手段を有することを特徴とする
。

また、本願請求項４記載の薄膜形成装置は、請求項２若
しくは請求項３記載の薄膜形成装置において、第１グリ
ッドと第２グリッド、及び同心円筒型グリッド若しくは
同心円筒型コイルの全体あるいは少なくとも表面部分を
薄膜の構成母材で形成することを特徴とする。

また、本願請求項５記載の薄膜形成装置は、請求項３記
載の薄膜形成装置において、同心円筒型コイルを中空の
管で形成して内部にガスを導入可能とし、且つ、コイル
の内側に複数個のガス放出孔を設けたことを特徴とする
。

〔作　　　用〕

以下、本発明による薄膜形成装置の構成及び作用につい
て詳細に説明する６請求項１記載の薄膜形成装置は、前述したように、真空
槽と、対電極と、第１グリッドと、第２グリッドと、熱
電子発生用のフィラメントと、蒸発源（単数又は複数）
と、上記第１グリッドと上記第２グリッドとの間に配置
された複数の円筒型グリッドからなり底面が第１グリッ
ド及び第２グリッドに対して平行な同心円筒型グリッド
と、第１グリッド、第２グリッド、同心円筒型グリッド
、及び対電極、フィラメントの間を所定の電位関係とす
る電源手段を有する。

真空槽内には、活性ガス若しくは不活性ガス、あるいは
これら両者の混合ガスが導入される。

対電極は上記真空槽内に配備され、被蒸着基板を蒸発源
と対向するように保持している。

第１グリッドは蒸発物質を通過させうるちのであって、
蒸発源と対電極の間に配備され、電源手段により対電極
及びフィラメントの電位に対して正電位にされる。

第２グリッドも蒸発物質を通過させうるものであって、
電源手段により対電極及びフィラメントの電位に対して
正電位にされる。

同心円筒型グリッドは蒸発物質を通過させうるちのであ
って、第１グリッドと第２グリッドとの間に配備され、
底面が第１グリッド及び第２グリッドに対して平行で、
同心円筒型グリッドを構成する各グリッドにおいて最も
電位が高いグリッドは第２グリッドの電位に対し負電位
にされる。

熱電子発生用のフィラメントは、真空槽内の、上記第２
グリッドと蒸発源との間に配備され、このフィラメント
により発生する熱電子は、蒸発物質の一部をイオン化す
るのに供される。

蒸発源からの蒸発物質は、その一部が、フィラメントか
らの電子により正イオンにイオン化される。この様に一
部イオン化された蒸発物質は、第２グリッドを通過し、
更に、イオン化されたガスにより正イオン化を促進され
、第２グリッド−同心円筒型グリッド間の電界の作用に
より同心円筒型グリッドの方へと加速される。同心円筒
型グリッド内に入射した正イオンは各円筒グリッド間の
電界の作用により、分布を制御される９同心円筒型グリ
ッド内を通過した一部イオン化された蒸発物質は第１グ
リッドを通過し、更に、イオン化されたガスにより正イ
オン化を促進され、第１グリッド−基板間の電界の作用
により基板の方へと加速される。

尚、フィラメントからの電子は、フィラメント温度に対
応する運動エネルギーを持ってフィラメントから放射さ
れるので、正電位の第１グリッド及び第２グリッドに直
ちに吸引されずに、これを通過し、第１及び第２グリッ
ドによるクーロン力により引き戻され、更に第２グリッ
ドを通過し、と言うように、第１及び第２グリッドを中
心として振動運動を繰返し、遂には第１及び第２グリッ
ドに吸引されるので、基板へは達せず、従って基板は電
子衝撃を受けないので其れによる加熱がなく基板の温度
上昇が防止でき、プラスチックのような耐熱性のない材
質のもの゛でも、基板とすることができる。

さらに、円筒グリッドの電位を外周のグリッドはど低く
なる様に設定すれば正イオンの外周方向への広がりは大
きくなり、大面積の基板や多数の基板にも均一に正イオ
ンを入射させることが可能となり、均一な特性を持つ薄
膜が得られる。

また、同心円筒型グリッド内の電界は、装置の幾何学的
形状の影響を受けないので、薄膜の特性の再現性も向上
させることができる。

次に、請求項２記載の薄膜形成装置は、真空槽と、対電
極と、第１グリッドと、第２グリッドと、熱電子発生用
のフィラメントと、蒸発源（単数又は複数）と、上記第
１グリッドと上記第２グリッドとの間に配置された複数
の円筒型メツシュ状あるいは縦格子状グリッドからなり
底面が第１グリッド及び第２グリッドに対して平行な同
心円筒型グリッドと、第１グリッド、第２グリッド、同
心円筒型グリッド、及び対電極、フィラメントの間を所
定の電位関係とする電源手段を有する。

第１グリッドは蒸発物質を通過させうるものであって、
蒸発源と対電極の間に配備され、電源手段により対電極
及びフィラメントの電位に対して正電位にされる。

同心円筒型グリッドは蒸発物質を通過させうるものであ
って、第１グリッドと第２グリッドとの間に配備され、
底面が第１グリッド及び第２グリッドに対して平行で、
同心円筒型グリッドを構成する各円筒型グリッドにおい
て最も電位が高い円筒型グリッドは第２グリッドの電位
に対し負電位にされる。

蒸発源からの蒸発物質は、その一部が、フィラメントか
らの電子により正イオンにイオン化される。この様に一
部イオン化された蒸発物質は、第１グリッドを通過し、
更に、イオン化されたガスにより正イオン化を促進され
、第２グリッド−同心円筒型グリッド間の電界の作用に
より同心円筒型グリッドの方へと加速される。

同心円筒型グリッド内に入射した荷電粒子は各円筒グリ
ッド間に存在する直交電磁界の作用により、円筒型グリ
ッドの長手方向にトロコイド運動を行う。したがって、
飛行行程が増大しイオン化率が高められ、高真空中でプ
ラズマ状態を実現できる。また、荷電粒子は同心円筒型
グリッド内に閉じ込めることができ、真空槽を衝撃しな
いため、高純度の薄膜を形成することができる。

同心円筒型グリッド内を通過した一部イオン化された蒸
発物質は第１グリッドを通過し、更に、イオン化された
ガスにより正イオン化を促進され、第１グリッド−基板
間の電界の作用により基板の方へと加速される。

尚、フィラメントからの電子は、フィラメント温度に対
応する運動エネルギーを持ってフィラメントから放射さ
れるので、正電位の第１グリッド及び第２グリッドに直
ちに吸引されずに、これを通過し、第１及び第２グリッ
ドによるクーロン力により引き戻され、更に第２グリッ
ドを通過し、と言うように、第１及び第２グリッドを中
心として振動運動を繰返し、遂には第１及び第２グリッ
ドに吸引されるので、基板へは達せず、従って基板は電
子衝撃を受けないので其れによる加熱がなく基板の温度
上昇が防止でき、プラスチックのような耐熱性のない材
質のものでも、基板とすることができる。

さらに、各円筒型グリッドに流す電流及び各円筒型グリ
ッドの電位を制御することにより、各円筒型グリッド間
でのイオン化効率を調節でき、これにより荷電粒子の分
布を均一にすることができるため、大面積の基板や、多
数の基板にも均一の正イオンを入射させることが可能と
なり、均一な特性を持つ薄膜が得られる。

また、同心円筒型グリッド内の直交電磁界は、装置の幾
何学的形状の影響を受けないので、薄膜の特性の再現性
も向上させることができる。

次に、請求項３記載の薄膜形成装置は、真空槽と、対電
極と、第１グリッドと、第２グリッドと、熱電子発生用
のフィラメントと、蒸発源（単数又は複数）と、上記第
１グリッドと上記第２グリッドとの間に配置された複数
のコイルからなり底面が第１グリッド及び第２グリッド
に対して平行な同心円筒型コイルと、第１グリッド、第
２グリッド、同心円筒型コイル、及び対電極、フィラメ
ントの間を所定の電位関係とする電源手段を有する。

真空槽内には、活性ガス若しくは不活性ガス。

あるいはこれら両者の混合ガスが導入される。

同心円筒型コイルは蒸発物質を通過させうるものであっ
て、第１グリッドと第２グリッドとの間に配備され、底
面が第１グリッド及び第２グリッドに対して平行で、同
心円筒型コイルを構成する各コイルにおいて最も電位が
高いコイルは第２グリッドの電位に対し負電位にされる
。

蒸発源からの蒸発物質は、その一部が、フィラメントか
らの電子により正イオンにイオン化される。この様に一
部イオン化された蒸発物質は、第２グリッドを通過し、
更に、イオン化されたガスにより正イオン化を促進され
、第２グリッド−同心円筒型コイル間の電界の作用によ
り同心円筒型コイルの方へと加速される。

同心円筒型コイル内に入射した荷電粒子は各コイル間に
存在する直交電磁界の作用により、コイルの円周に沿っ
てトロコイド運動を行う。したが゛って、飛行行程が増
大しイオン化率が高められ。

高真空中でプラズマ状態を実現できる。また、荷電粒子
は同心円筒型コイル内に閉じ込めることができ、真空槽
を衝撃しないため、高純度の薄膜を形成することができ
る。

同心円筒型コイル内を通過した一部イオン化された蒸発
物質は第１グリッドを通過し、更に、イオン化されたガ
スにより正イオン化を促進され、第１グリッド−基板間
の電界の作用により基板の方へと加速される。

さらに、各コイルに流す電流及び各コイルの電位を制御
することにより、各コイル間でのイオン化効率を調節で
き、これにより荷電粒子の分布を均一にすることができ
るため、大面積の基板や多数の基板にも均一の正イオン
を入射させることが可能となり、均一な特性を持つ薄膜
が得られる。

また、同心円筒型コイル内の直交電磁界は、装置の幾何
学的形状の影響を受けないので、薄膜の特性の再現性も
向上させることができる。

次に、請求項４記載の薄膜形成装置では、請求項２若し
くは請求項３記載の薄膜形成装置において、第１グリッ
ドと第２グリッド、及び同心円筒型グリッド若しくは同
心円筒型コイルの全体あるいは少なくとも表面部分を薄
膜の構成母材で形成することを特徴としているため、同
心円筒型グリッド若しくは同心円筒型コイル内に閉じ込
められた荷電粒子がグリッド若しくはコイルをスパッタ
しても薄膜の不純物による汚染が抑えられ、高純度の薄
膜を形成することができる。

また、グリッド若しくはコイルの一部あるいは全部を薄
膜中に注入しようとする材料で構成すれば、薄膜中に微
量元素をドープすることができる。

次に、請求項５記載の薄膜形成装置では、同心円筒型コ
イル部分の空間に均一にガス導入を行うことが可能とな
り、薄膜の均一性を増すことができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

先ず、請求項１記載の薄膜形成装置の実施例について説
明する。

第１図は請求項１記載の薄膜形成装置の一実施例を示す
概略構成図である。

第１図において、ベースプレート２とペルジャー３とは
バッキング４を介して一体化され真空槽１を形成してい
る。ここで、ベースプレート２の中央部には孔２ａが形
成されて、図示しない真空排気系に連結され、真空槽１
内の気密性を維持している。

そして、このような真空槽１内には上方から下方に向け
て順に、対電極１０と、第１グリッド１１と、同心円筒
型グリッド３１ａと、第２グリッド３２と、フィラメン
ト１２と、蒸発源１３が適宜間隔をあけて設けられてお
り、これらの部材は各々支持体を兼用する電極１４．１
５．１６．１７．３３．３４により水平状態に保持され
ている。これらの電極１４．１５．１６゜１７、３３．
３４は何れもベースプレート２との電気的な絶縁性を保
つ状態でベースプレート２を貫通して真空槽１外部に引
き出されている。即ち、これらの電極１４．１５．１６
．１７．３３．３４は真空槽１の内外の電気的な接続・
給電を行うもので、その他の配線具と共に導電手段とな
りうるものであり、ベースプレート２の貫通部において
は気密性が確保されている。

ここで、一対の電極１７により支持された蒸発源１３は
蒸発物質を蒸発させるためのものであり、例えば、タン
グステン、モリブデンなどの金属をコン形状に形成して
なる抵抗加熱式として構成されている。もっとも、コイ
ル状に替えてボート状に形成したものでも良い。更には
、このような蒸発源に替えて電子ビーム蒸発源など、従
来の真空蒸着方式で用いられている蒸発源を適宜使用す
ることができる。

一方、一対の電極１６の間には、タングステンなどによ
る熱電子発生用のフィラメント１２が支持されている。

このフィラメント１２の形状は、複数本のフィラメント
を平行に配列したり、あるいは、網目状にしたりするな
どして、蒸発源１３から蒸発した蒸発物質の粒子の広が
りをカバーするように定められている。

支持体兼用電極３４には、第２グリッド３２が支持され
ており、この第２グリッド３２は、蒸発物質を通過させ
うる形状にその形状が定められているが、この例では網
目状である。

支持体兼用電極３３には同心円筒型グリッド３１ａが支
持されており、このグリッド３１ａは、蒸発物質を通過
させうる形状にその形状が定められているが、この例で
は網目状である。

支持体兼用電極１５には、第１グリッド１１が支持され
ており、この第１グリッド１１は、蒸発物質を通過させ
うる形状にその形状が定められているが、この例では網
目状である。

また、支持体兼用電極１４に支持された対電極１０には
、上記蒸発源１３に対向する面（下面）側に位置させて
、薄膜を形成すべき基板１８が適宜の方法により保持さ
れている。この状態を蒸発源１３の側から見れば、基板
１８の背後に対電極１０が配備されることになる。

さて、これらの支持体兼用電極１４．１５．１６．１７
゜３３、３４は導電体であって電極としての役割を兼ね
ており、それらの真空槽外へ突出した端部間には図示の
ように種々の電源が接続されている。

先ず、蒸発源１３は一対の電極１７を介して蒸発用電源
２０に接続されている。次に、直流電源２１が設けられ
、この直流電源２１の正極側は電極１５を介して第１グ
リッド１１に、直流電源２１の負極側は電極１４を介し
て対電極１０に接続されている。

即ち、第１グリッド１１の電位は対電極１０の電位に対
して正電位となるように設定されている。これにより第
１グリッド１１と対電極１０の間の電界は第１グリッド
１１側から対電極１０側へと向かうものとなる。そして
、電極１５により支持された第１グリッド１１は前述し
たように蒸発物質を通過させうる形状、例えば網目状に
形成されている。

同心円筒型グリッド３１ａは電極３３を介して直流電源
４１の負極に接続されている。この直流電源４１の正極
は電極３４を介して第２グリッド３２に接続されている
。また、同心円筒型グリッド３１ａを構成する各円筒型
グリッドには、夫々直流電源４１の電圧取り出し用の電
極が接続されており、接続の仕方は任意であるため、任
意の電位関係を実現している。

直流電源４３の正極は電極３４を介して第２グリッド３
２に接続されている。また、フィラメント１２は一対の
電極１６を介して直流電源２２の両端に接続されでいる
。

尚、図中の接地は必ずしも必要ではない。また実際には
、これら電気的接続には種々のスイッチ類を含み、これ
らの操作により成膜プロセスを実現するのであるが、こ
れらスイッチ類は図中には示されていない。

以下、第１図に示す装置例による薄膜形成について説明
する。

先ず、第１図に示すごとく、薄膜を形成すべき基板１８
を対電極１０に、蒸発物質を構成する母材を蒸発源１３
に夫々保持させる。

尚、蒸発物質を構成する母材と導入ガス種の組合せは勿
論どの様な薄膜を形成するかに応じて選定される。

例えば、Ａｌ、○、薄膜を形成する場合には蒸発物質と
してＡｌを、不活性ガスとしてＡｒを、活性ガスとして
酸素を選択できる。また、Ｉｎ、Ｏ。

薄膜を形成する場合には蒸発物質としてＩｎ、導入ガス
として酸素を選択することができる。

基板１８及び蒸発物質を構成する母材をセットした後、
真空槽１内は予め１０−ｆ〜１０−’Ｔｏｒｒの圧力に
され、これに必要に応じて活性ガス若しくは不活性ガス
、あるいはこれらの混合ガスが１０−２〜１Ｏ−４Ｔｏ
ｒｒの圧力で導入される。ここでは、説明の具体性のた
め、導入ガスは、例えばアルゴンなどの不活性ガスであ
るとする。

この雰囲気状態において、電源を作動させると、第２グ
リッド３２に正の電位が印加され、フィラメント１２に
は電流が流される。そして、フィラメント１２は抵抗加
熱により加熱され、熱電子を放射する。また、第１グリ
ッド１１に正の電位が印加され、同心円筒型グリッド３
１ａを構成する各円筒型グリッドには第２グリッド３２
よりも低い任意の電位が印加される。どの部分の円筒型
グリッドを最も高い電位にするかは、直流電源４１の電
圧取り出し用電極に対する各円筒型グリッドの接続の仕
方で選択することができる。

蒸発源１３には蒸発用電源２０により電流が流され、蒸
発源１３は抵抗加熱により加熱され、蒸発物質が蒸発さ
れる。

蒸発源１３からの蒸発物質は広がりをもって基板１８の
側へ向かって飛行するが、その一部、及び前記導入ガス
はフィラメント１２より放出された熱電子との衝突によ
って外殻電子が弾きだされ、正イオンにイオン化される
。

このように、一部イオン化された蒸発物質は第２グリッ
ド３２を通過するが、その際、前記のように第２グリッ
ド３２の近傍において上下に振動運動する熱電子、及び
前記イオン化された導入ガスとの衝突により、さらにイ
オン化率が高められる。

このように、正イオンにイオン化さ九た蒸発物質は、第
２グリッド３２を通過し、第２グリッド−同心円筒型グ
リッド間の電界の作用により同心円筒型グリッド３１ａ
の方へと加速される。そして、同心円筒型グリッド３１
ａ内に入射した正イオンは各円筒グリッド間の電界の作
用により、空間分布を制御される。

同心円筒型グリッド３１ａ内を通過した一部イオン化さ
れた蒸発物質は第１グリッド１１を通過し、更に、イオ
ン化されたガスにより正イオン化を促り基板１８に向か
って加速され、基板１８に高エネルギーを持って衝突付
着する。これによって、非常に密着性のよい薄膜が形成
される。

尚、熱電子は最終的には、その大部分が第１グリッド１
１及び第２グリッド３２に吸収され、一部の熱電子は第
１グリッド１１を通過するが、第１グリッド１１と基板
１８との間で、前記電界の作用によって減速されるので
、仮に基板１８に到達しても、同基板１８を加熱するに
は到らない。

さて、第１図に示す構成の薄膜形成装置においては、蒸
発物質のイオン化率が極めて高いため、真空槽内に活性
ガスを単独で、あるいは不活性ガスとともに導入して成
膜を行うことにより、蒸発物質と活性ガスを化合させ、
この化合により化合物薄膜を形成する場合にも、所望の
物性を有する薄膜を容易に得ることができる。

尚、真空槽内のガスのイオン化にはフィラメントによる
熱電子が有効に寄与するので、１０−’Ｔｏｒｒ以下の
圧力の高真空下においても蒸発物質のイオン化が可能で
あり、このため、薄膜の構造も極めて緻密なものとする
ことが可能であり、通常、薄膜の密度はバルクの密度よ
りも小さいとされているが、本装置によれば、バルクの
密度に極めて近い密度が得られることも大きな特徴の一
つである。

さらに、このような高真空下で成膜を行えることにより
、薄膜中へのガス分子の取り込みを極めて少なくするこ
とができ、高純度の薄膜を得ることができる。

また、円筒型グリッドの電位の制御により、正イオンの
空間分布を制御することができる。例えば、円筒型グリ
ッドの電位を外周のグリッドはど低くなる様に設定すれ
ば正イオンの外周方向への広がりは大きくなり、大面積
の基板や多数の基板にも均一に正イオンを入射させるこ
とが可能となり、均一な特性を持つ薄膜が得られる。ま
た、同心円筒型グリッド内の電界は、装置の幾何学的形
状の影響を受けないので、薄膜の特性の再現性も向上さ
せることができる。。

従って、第１図に示す構成の薄膜形成装置は。

ＩＣ，ＬＳＩなどを構成する半導体薄膜や、その電極と
しての高純度な金属薄膜の形成、さらには光学薄膜の形
成に極めて適している。また、大面積基板や多数の基板
に対する均一な特性を持った薄膜の形成に極めて適して
いる。

次に、請求項２記載の薄膜形成装置の実施例について説
明する。

第２図は請求項２記載の薄膜形成装置の一実施例を示す
概略構成図である。

第２図において、ベースプレート２とペルジャー３とは
バッキング４を介して一体化され真空槽１を形成してい
る。ここで、ベースプレート２の中央部には孔２ａが形
成されて１図示しない真空排気系に連結され、真空槽１
内の気密性を維持している。

そして、このような真空槽１内には上方から下方に向け
て順に、対電極ｌＯと、第１グリッド１１と、同心円筒
型グリッド３１ｂと、第２グリッド３２と、フィラメン
ト１２と、蒸発源１３が適宜間隔をあけて設けられてお
り、これらの部材は各々支持体を兼用する電極１４．１
５．１６．１７．３３．３４により水平状態に保持され
ている。これらの電極１４．１５．１６゜１７、３３．
３４は何れもベースプレート２との電気的な絶縁性を保
つ状態でベースプレート２を貫通して真空槽１外部に引
き出されている。即ち、これらの電極１４．１５．１６
．１７．３３．３４は真空槽１の内外の電気的な接続・
給電を行うもので、その他の配線具と共に導電手段とな
りうるものであり、ベースプレート２の貫通部において
は気密性が確保されている。

ここで、一対の電極１７により支持された蒸発源１３は
蒸発物質を蒸発させるためのものであり、例えば、タン
グステン、モリブデンなどの金属をコイル状に形成して
なる抵抗加熱式として構成されている。もっともコイル
状に替えてボート状に形成したものでも良い。更には、
このような蒸発源に替えて電子ビーム蒸発源など、従来
の真空蒸着方式で用いられている蒸発源を適宜使用する
ことができる。

支持体兼用電極３３には同心円筒型グリッド３１ｂが支
持されており、この同心円筒型グリッド３１ｂは、蒸発
物質を通過させうる形状にその形状が定められているが
、この例ではメツシュ状である。

先ず、蒸発源１３は一対の電極１７を介して蒸発用電源
２０に接続されている。次に、直流電源２１が設けられ
、この直流電源２１の正極側は電極１５を介して第１グ
リッド１１に、直流電源２１の負極側は電極。

１４を介して対電極１０に接続されている。

同心円筒型グリッド３１ｂは電極３３を介して直流電源
４１の負極に接続されている。この直流電源４１゛の正
極は電極３４を介して第２グリッド３２に接続されてい
る。また、同心円筒型グリッド３１ｂを構成する各円筒
型グリッドには、夫々直流電源４１の電圧取り出し用の
電極が接続されており、接続の仕方は任意であるため、
任意の電位関係を実現している。さらに、各円筒型グリ
ッドの上端と下端の間には電流を流すための電源４２が
電極３５を介して接続されている。この電源４２は直流
電源でも交流電源でも良い。

直流電源４３の正極は電極３４を介して第２グリッド３
２に接続されている。また、フィラメント１２は一対の
電極１６を介して直流電源２２の両端に接続されている
。

尚、第２図の例では同心円筒型グリッド３１ｂはメツシ
ュ状であるが、第３図のごとく縦格子状でも良い。

以下、第２図に示す装置例による薄膜形成について説明
する。

先ず、第２図に示すごとく、薄膜を形成すべき基板１８
を対電極１０に、蒸発物質を構成する母材を蒸発源１３
に夫々保持させる。

例えば、Ａ１□○、薄膜を形成する場合には蒸発物質と
してＡ１を、不活性ガスとしてＡｒを、活性ガスとして
酸素を選択できる。また、Ｉ　ｎ２０□薄膜を形成する
場合には蒸発物質としてＩｎ、導入ガスとして酸素を選
択することができる。また、Ｚ　ｎ　Ｏ／　Ａ　１薄膜
を形成する場合には蒸発物質としてＺｎ、グリッド材料
としてＡｌ、導入ガスとして酸素を選択することができ
る。

基板１Ｂ及び蒸発物質を構成する母材をセットした後、
真空槽１内は予め１０−５〜１０−’Ｔｏｒｒの圧力に
され、これに必要に応じて活性ガス若しくは不活性ガス
、あるいはこれらの混合ガスが１０−２〜１Ｏ−４Ｔｏ
ｒｒの圧力で導入される。ここでは、説明の具体性のた
め、導入ガスは、例えばアルゴンなどの不活性ガスであ
るとする。

この雰囲気状態において、電源を作動させると、第２グ
リッド３２に正の電位が印加され、フィラメント１２に
は電流が流される。そして、フィラメント１２は抵抗加
熱により加熱され、熱電子を放射する。また、第１グリ
ッド１１に正の電位が印加され、同心円筒型グリッド３
１ｂを構成する各円筒型グリッドには第２グリッド３２
よりも低い任意の電位が印加される。どの部分の円筒型
グリッドを最も高い電位にするかは、直流電源４工の電
圧取り呂し用電極に対する各円筒型グリッドの接続の仕
方で選択することができる。また、各円筒型グリッド間
の磁界は電源４２によって各円筒型グリッドに流す電流
量及び電流の向きによって調整可能である。

このように、正イオンにイオン化された蒸発物質は、第
２グリッド３２を通過し、第２グリッド−同心円筒型グ
リッド間の電界の作用により同心円筒型グリッド３１ｂ
の方へと加速される。そして、同心円筒型グリッド３１
ｂ内に入射した荷電粒子は各円筒型グリッド間に存在す
る直交電磁界の作用により、円筒型グリッドの長手方向
にトロコイド運動を行う、従って飛行行程が増大しイオ
ン化効率が高められ、高真空中でプラズマ状態を実現で
きる。また、荷電粒子を同心円筒型グリッド内に剤じ込
めることができ、真空槽や治具を衝撃しないため、高純
度の薄膜を形成することができる。

同心円筒型グリッド３１ｂ内に入射した正イオンは、各
円筒型グリッドに流す電流及び各円筒型グリッドの電位
を制御することにより分布を制御でき、さらに各円筒型
グリッド間でのイオン化効率を調節できるため、荷電粒
子の分布を均一にすることができる。従って、大面積の
基板や多数の基板にも均一に正イオンを入射させること
が可能となり、均一な特性を持つ薄膜が得られる。また
、同心円筒型グリッド３１ｂ内の直交電磁界は、装置の
幾何学的形状の影響を受けないので、薄膜の特性の再現
性も向上させることができる。

同心円筒型グリッド３１ｂ内を通過した一部イオン化さ
れた蒸発物質は第１グリッド１１を通過し、更に、イオ
ン化されたガスにより正イオン化を促進され、第１グリ
ッド−基板間の電界の作用により基板１８に向かって加
速され、基板１８に高エネルギーを持って衝突付着する
。これによって、非常に密着性のよい薄膜が形成される
。

また、第２図の構成の装置おいて、請求項４記載の発明
のように、第１、第２グリッド、及び同心円筒型グリッ
ドの一部若しくは全体あるいは少なくと表面部分を薄膜
の構成部材で形成すれば、同心円筒型グリッド３１ｂ内
に閉じ込められた荷電粒子がグリッドをスパッタしても
薄膜の不純物による汚染が抑えられ、高純度の薄膜を形
成することができる。また、グリッドの一部あるいは全
部を薄膜中に注入しようとする材料で構成すれば、薄膜
中に微量元素をドープすることができる。

さて、第２図に示す構成の薄膜形成装置においては、蒸
発物質のイオン化率が極めて高いため、真空槽内に活性
ガスを単独で、あるいは不活性ガスとともに導入して成
膜を行うことにより、蒸発物質と活性ガスを化合させ、
この化合により化合物薄膜を形成する場合にも、所望の
物性を有する薄膜を容易に得ることができる。

尚、真空槽内のガスのイオン化にはフィラメントによる
熱電子が有効に寄与するので、　１０−’Ｔｏｒｒ以下
の圧力の高真空下においても蒸発物質のイオン化が可能
であり、このため、薄膜の構造も極めて緻密なものとす
ることが可能であり、通常、薄膜の密度はバルクの密度
よりも小さいとされているが、本装置によれば、バルク
の密度に極めて近い密度が得られることも大きな特徴の
一つである。

また、同心円筒型グリッド内に入射した正イオンは、各
円筒型グリッドに流す電流及び各円筒型グリッドの電位
を制御することにより分布を制御でき、さらに各円筒型
グリッド間でのイメン化効率を調節できるため、荷電粒
子の分布を均一にすることができる。従って、大面積の
基板や多数の基板にも均一に正イオンを入射させること
が可能となり、均一な特性を持つ薄膜が得られる。また
、同心円筒型グリッド内の直交電磁界は、装置の幾何学
的形状の影響を受けないので、薄膜の特性の再現性も向
上させることができる。

従って、第２図に示す構成の薄膜形成装置は、ＩＣ，Ｌ
ＳＩなどを構成する半導体薄膜や、その電極としての高
純度な金属薄膜の形成、さらには光学薄膜の形成に極め
て適している。また、大面積基板や多数の基板に対する
均一な特性を持った薄膜の形成に極めて適している。さ
らに、請求項４記載の発明を適用すれば、微量元素の存
在により特性が変化するＩＴＯなどの半導体薄膜の形成
にも適している。

次に、請求項３記載の薄膜形成装置の実施例について説
明する。

第４図は請求項３記載の薄膜形成装置の一実施例を示す
概略構成図である。

第４図において、ベースプレート２とペルジャー３とは
バッキング４を介して一体化され真空槽１を形成してい
る。ここで、ベースプレート２の、中央部には孔２ａが
形成されて、図示しない真空排気系に連結され、真空槽
１内の気密性を維持している。

そして、このような真空槽１内には上方から下方に向け
て順に、対電極１０と、第１グリッド１１と。

同心円筒型コイル３１ｃと、第２グリッド３２と、フィ
ラメント１２と、蒸発源１３が適宜間隔をあけて設けら
れており、これらの部材は各々支持体を兼用する電極１
４．１５．１６．１７．３３．３４により水平状態に保
持されている。これらの電極１４．１５．１６．１７゜
３３、３４は何れもベースプレート２との電気的な絶縁
性を保つ状態でベースプレート２を貫通して真空槽１外
部に引き出されている。即ち、これらの電極１４．１５
．１６．１７．３３．３４は真空槽１の内外の電気的な
接続・給電を行うもので、その他の配線具と共に導電手
段となりうるものであり、ベースプレート２の貫通部に
おいては気密性が確保されている。

支持体兼用電極３３には同心円筒型コイル３１ｃが支持
されており、この同心円筒型コイル３１ｃは、蒸発物質
を通過させうる形状である。

先ず、蒸発源１３は一対の電極エフを介して蒸発用電源
２０に接続されている１次に、直流電源２１が設けられ
、この直流電源２１の正極側は電極１５を介して第１グ
リッド１１に、直流電源２１の負極側は電極１４を介し
て対電極１０に接続されている。

即ち、第１グリッド１１の電位は対電極１０の電位に対
して正電位となるように設定されている。これにより第
１グリッド１１と対電極１０の間の電界は第１グリッド
１１側から対電極１０側へと向かうものとなる。そして
、電極１５により支持された第１グリッド１１は前述し
たように蒸発物質を通過させうる形状１例えば網目状に
形成されている。

同心円筒型コイル３１ｃは電極３３を介して直流電源４
１の負極に接続されている。この直流電源４１の正極は
電極３４を介して第２グリッド３２に接続されている。

また、同心円筒型コイル３１ｃを構成する各コイルには
夫々直流電源４１の電圧取り出し用の電極が接続されて
おり、接続の仕方は任意であるため、任意の電位関係を
実現している。さらに、各コイルの上端と下端の間には
電流を流すための電源４２が電極３５を介して接続され
ている。この電源４２は直流電源でも交流電源でも良い
。

尚、図中の接地は必ずしも必要ではない、また実際には
、これら電気的接続には種々のスイッチ類を含み、これ
らの操作により成膜プロセスを実現するのであるが、こ
れらスイッチ類は図中には示されていない。

尚、第５図は請求項５記載の薄膜形成装置の実施例を示
す概略構成図であるが、この構成の場合は、同心円筒型
コイル３１ｄは中空の管で形成され、内部にガスを導入
することが可能となっている。

また、コイルの内側には複数個のガス放出孔を設けてい
る。また、同心円筒型コイル３１ｄは、真空槽外でガス
導入系に接続されている。ここで、同心円筒型コイル３
１ｄとガス導入系の間は電気的に絶縁されている。

以下、第４図、第５図に示す装置例による薄膜形成につ
いて説明する。

先ず、第４図、第５図に示すごとく、薄膜を形成すべき
基板１８を対電極１０に、蒸発物質を構成する母材を蒸
発源１３に夫々保持させる。

例えば、Ａ１□０１薄膜を形成する場合には蒸発物質と
してＡｌを、不活性ガスとしてＡｒを、活性ガスとして
酸素を選択できる。また、Ｉｎ、Ｏ。

薄膜を形成する場合には蒸発物質としてＩｎ、導入ガス
として酸素を選択することができる。また、ＺｎＯ／Ａ
ｌ薄膜を形成する場合には蒸発物質としてＺｎ、グリッ
ド及びコイル材料としてＡ１、導入ガスとして酸素を選
択することができる。

基板１８及び蒸発物質を構成する母材をセットした後、
真空槽１内は予め１０−５〜１０−’Ｔｏｒｒの圧力に
され、これに必要に応じて活性ガス若しくは不活性ガス
、あるいはこれらの混合ガスが１０−２〜１Ｏ−４Ｔｏ
ｒｒの圧力で導入される。ここでは、説明の具体性のた
め、導入ガスは、例えばアルゴンなどの不活性ガスであ
るとする。

゛　この雰囲気状態において、電源を作動させると。

第２グリッド３２に正の電位が印加され、フィラメント
１２には電流が流される。そして、フィラメント１２は
抵抗加熱により加熱され、熱電子を放射する。また、第
１グリッド１１に正の電位が印加され、同心円筒型コイ
ル３１ｃ（３１ｄ）を構成する各コイルには第２グリッ
ド３２よりも低い任意の電位が印加される。どの部分の
コイルを最も高い電位にするかは、直流電源４１の電圧
取り出し用電極に対する各コイルの接続の仕方で選択す
ることができる。また、各コイル間の磁界は電源４２に
よって各コイルに流す電流量及び電流の向きによって調
整可能である。

このように、正イオンにイオン化された蒸発物質は、第
２グリッド３２を通過し、第２グリッド−同心円筒型コ
イル間の電界の作用により同心円筒型コイル３１ｃ（３
１ｄ）の方へと加速される。そして、同心円筒型コイル
３１ｃ（３１ｄ）内に入射した荷電粒子は各コイル間に
存在する直交電磁界の作用により、コイルの円周に沿っ
てトロコイド運動を行う、従って飛行行程が増大しイオ
ン化効率が高められ、高真空中でプラズマ状態を実現で
きる。また、荷電粒子を同心円筒型コイル内に閉じ込め
ることができ、真空槽や治具を衝撃しないため、高純度
の薄膜を形成することができる。同心円筒型コイル３１
ｅ（３１ｄ）内に入射した正イオンは、各コイルに流す
電流及び各コイルの電位を制御することにより゛分布を
制御でき、さらに各コイル間でのイオン化効率を調節で
きるため、荷電粒子の分布を均一にすることができる。

従って、大面積の基板や多数の基板にも均一に正イオン
を入射させることが可能となり、均一な特性を持つ薄膜
が得られる。また、同心円筒型コイル３１ｃ（３１ｄ）
内の直交電磁界は、装置の幾何学的形状の影響を受けな
いので、薄膜の特性の再現性も向上させることができる
。

同心円筒型コイル３１ｅ（３１ｄ）内を通過した一部イ
オン化された蒸発物質は第１グリッド１１を通過し、更
に、イオン化されたガスにより正イオン化を促進され、
第１グリッド−基板間の電界の作用により基板１８に向
かって加速され、基板１８に高エネルギーを持って衝突
付着する。これによって、非常に密着性のよい薄膜が形
成される。

尚、熱電子は最終的には、その大部分が第１グリッド１
１及び第２グリッド３２に吸収され、一部の熱電子は第
１グリッド１１を通過するが、第１グリラド１１と基板
１８との間で、前記電界の作用によって減速されるので
、仮に基板見に到達しても、同基板１８を加熱するには
到らない。

また、第４図の構成の装置おいて、請求項４記載の発明
のように、第１、第２グリッド、及び同心円筒型コイル
の一部若しくは全体あるいは少なくと表面部分を薄膜の
構成部材で形成すれば、同心円筒型コイル３１ｃ内に閉
じ込められた荷電粒子がグリッドあるいはコイルをスパ
ッタしても薄膜の不純物による汚染が抑えられ、高純度
の薄膜を形成することができる。また、グリッド及びコ
イルの一部あるいは全部を薄膜中に注入しようとする材
料で構成すれば、薄膜中に微量元素をドープすることが
できる。

尚、第５図に示す装置のように、同心円筒型コイル３１
ｄが中空の管で形成され、内部にガスを導入することが
可能となっており、コイルの内側には複数個のガス放出
孔が設けられており、同心円筒型コイル３１ｄが、真空
槽外でガス導入系に接続されている場合には、均一にガ
ス導入を行うことが可能となる。

さて、第４図、第５図に示す構成の薄膜形成装置におい
ては、蒸発物質のイオン化率が極めて高いため、真空槽
内に活性ガスを単独で、あるいは不活性ガスとともに導
入して成膜を行うことにより、蒸発物質と活性ガスを化
合させ、この化合により化合物薄膜を形成する場合にも
、所望の物性を有する薄膜を容易に得ることかもきる。

また、同心円筒型コイル内に入射した正イオンは、各コ
イルに流す電流及び各コイルの電位を制御することによ
り分布を制御でき、さらに各コイル間でのイオン化効率
を調節できるため、荷電粒子の分布を均一にすることが
できる。従って、大面積の基板や多数の基板にも均一に
正イオンを入射させることが可能となり、均一な特性を
持つ薄膜が得られる。また、同心円筒型コイル内の直交
電磁界は、装置の幾何学的形状の影響を受けないので、
薄膜の特性の再現性も向上させることができる。

従って、第４図、第５図に示す構成の薄膜形成装置は、
ＩＣ，ＬＳＩなどを構成する半導体薄膜や、その電極と
しての高純度な金属薄膜の形成、さらには光学薄膜の形
成に極めて適している。また、大面積基板や多数の基板
に対する均一な特性を持った薄膜の形成に極めて適して
いる。さらに、請求項４記載の発明を適用すれば、微量
元素の存在により特性が変化するＩＴ○などの半導体薄
膜の形成にも適している。また、第５図に示す構成の薄
膜形成装置では、均一にガス導入を行うことが可能とな
り、薄膜の均一性を向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、請求項１，２，３，４゜５記載の
薄膜形成装置によれば、蒸発物質がイオン化し、高いエ
ネルギー（電子・イオン温度）を電気的に有するので１
反応性を必要とする成膜、結晶化を必要とする成膜を温
度（反応温度、結晶化温度）という熱エネルギーを与え
ずに実現できるので低温成膜が可能となる。従って、耐
熱性のないプラスチックフィルムなどを基板に使用する
ことができる。

さらに、請求項１記載の薄膜形成装置では、基板に入射
するイオンの分布を制御することができ、大面積の基板
や、多数の基板に均一な特性の薄膜を形成することが可
能となる。また、成膜に寄与する荷電粒子が同心円筒型
グリッド内にあるため、装置の幾何学的形状によって受
ける影響を小さくすることが可能となり、薄膜の再現性
も向上させることができる。

また、請求項２記載の薄膜形成装置においても、成膜に
寄与する荷電粒子が同心円筒型グリッド内にあるため、
装置の幾何学的形状によって受ける影響を小さくするこ
とが可能となり、薄膜の再現性も向上させることができ
る。また、同心円筒型グリッドのメツシュ状あるいは縦
格子状の各円筒型グリッドに電流を流すことにより磁界
を発生させることが可能であり、同心円筒型グリッドの
各円筒型グリッドに流す電流量を調節して磁界の分布を
制御できるため、基板に入射するイオンの分布を制御す
ることができ、大面積基板や、多数の基板に均一な特性
の薄膜を形成することが、より一層可能となる。また、
磁界と各円筒型グリッド間の電界の向きは直交している
ので、電子は各円筒型グリッド間にトラップされ、イオ
ン化効率が高まり、高真空中でプラズマ状態を実現でき
る。

また、請求項３記載の薄膜形成装置においても、成膜に
寄与する荷電粒子が同心円筒型コイル内にあるため、装
置の幾何学的形状によって受ける影響を小さくすること
が可能となり、薄膜の再現性も向上させることができる
。また、同心円筒型グリッドの各コイルに電流を流すこ
とにより磁界を発生させることが可能であり、同心円筒
型コイルの各コイルに流す電流量を調節して磁界の分布
を制御できるため、基板に入射するイオンの分布を制御
することができ、大面積基板や、多数の基板に均一な特
性の薄膜を形成することが、より一層可能となる。また
、磁界と各コイル間の電界の向きは直交しているので、
電子は各コイル間にトラップされ、イオン化効率が高ま
り、高真空中でプラズマ状態を実現できる。

また、請求項４記載の薄膜形成装置のように、第１、第
２グリッド、及び同心円筒型グリッド若しくは同心円筒
型コイルの、一部若しくは全体あるいは少なくと表面部
分を薄膜の構成部材で形成すれば、同心円筒型グリッド
若しくは同心円筒型コイル内に閉じ込められた荷電粒子
がグリッドあるいはコイルをスパッタしても薄膜の不純
物による汚染が抑えられ、高純度の薄膜を形成すること
ができる。また、グリッドやコイルの一部あるいは全部
を薄膜中に注入しようとする材料で構成すれば、薄膜中
に微量元素をドープすることが可能となる。

また、請求項５記載の薄膜形成装置のように、同心円筒
型コイルが中空の管で形成され、内部にガスを導入する
ことが可能となっており、コイルの内側には複数個のガ
ス放出孔が設けられており、同心円筒型コイルが、真空
槽外でガス導入系に接続されている場合には、均一にガ
ス導入を行うことが可能となり、薄膜の均一性をより一
層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の薄膜形成装置の一実施例を示す
概略構成図、第２図は請求項２記載の薄膜形成装置の一
実施例を示す概略構成図、第３図は第２図に示す薄膜形
成装置の円筒型グリッドの別の例を示す図、第４図は請
求項３記載の薄膜形成装置の一実施例を示す概略構成図
、第５図は請求項５記載の薄膜形成装置の一実施例を示
す概略構成図である。１・・・・真空槽、２・・・・ベースプレート、３・・
・・ペルジャー、４・・・・バッキング、１０・・・・
対電極、１１・・・・第１グリッド、Ｉ２・・・・フィ
ラメント、入３・・・蒸発源、１４．１５．１６．１７
．３３．３４・・・・支持体兼用の電極、１８・・・・
基板、２０・・・・蒸発用電源、２１．２２゜４１、４
３・・・・直流電源、３１ａ、　３１ｂ・・・・同心円
筒型グリッド、３１ｃ、　３１ｄ・・・・同心円筒型コ
イル、３２・・・・第２グリッド、４２・・・・電源、
４５・・・・同心円筒型コイル内へのガス導入系。亮４図

Claims

【特許請求の範囲】

１．活性ガス若しくは不活性ガスあるいはこれら両者の
混合ガスが導入される真空槽と、この真空槽内において
蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、上記真空槽内に
配置され基板を上記蒸発源に対向するように保持する対
電極と、上記蒸発源と対電極との間に配備された蒸発物
質を通過させうる第１グリッドと、上記第１グリッドと
上記蒸発源との間に配置された第２グリッドと、上記第
２グリッドと上記蒸発源との間に配置された熱電子発生
用のフィラメントと、上記第１グリッドと上記第２グリ
ッドとの間に配置された複数の円筒型グリッドからなり
底面が第１グリッド及び第２グリッドに対して平行な同
心円筒型グリッドとを有すると共に、上記第１グリッド
の電位を上記対電極の電位と上記フィラメントの電位に
対し正電位とし、上記第２グリッドの電位を上記対電極
の電位と上記フィラメントの電位に対し正電位とし、上
記同心円筒型グリッドを構成するグリッドにおいて最も
電位が高いグリッドを上記第２グリッドの電位に対し負
電位とし、上記同心円筒型グリッドを構成する各グリッ
ド間の電位関係を任意に設定しうる電源手段を有するこ
とを特徴とする薄膜形成装置。
２．活性ガス若しくは不活性ガスあるいはこれら両者の
混合ガスが導入される真空槽と、この真空槽内において
蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、上記真空槽内に
配置され基板を上記蒸発源に対向するように保持する対
電極と、上記蒸発源と対電極との間に配備された蒸発物
質を通過させうる第１グリッドと、上記第１グリッドと
上記蒸発源との間に配置された第２グリッドと、上記第
２グリッドと上記蒸発源との間に配置された熱電子発生
用のフィラメントと、上記第１グリッドと上記第２グリ
ッドとの間に配置された複数の円筒型メッシュ状あるい
は縦格子状グリッドからなり底面が第１グリッド及び第
２グリッドに対して平行な同心円筒型グリッドとを有す
ると共に、上記第１グリッドの電位を上記対電極と上記
フィラメントの電位に対し正電位とし、上記第２グリッ
ドの電位を上記対電極の電位と上記フィラメントの電位
に対し正電位とし、上記同心円筒型グリッドを構成する
グリッドにおいて最も電位が高いグリッドを上記第２グ
リッドの電位に対し負電位とし、上記同心円筒型グリッ
ドを構成する各円筒型グリッド間の電位関係を任意に設
定しうる電源手段を有し、且つ、上記同心円筒型グリッ
ドの各円筒型グリッドの上端と下端の間に電流を流し、
円筒型グリッドの円周に沿う方向の磁界を発生させるた
めの電源手段を有することを特徴とする薄膜形成装置。
３．活性ガス若しくは不活性ガスあるいはこれら両者の
混合ガスが導入される真空槽と、この真空槽内において
蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、上記真空槽内に
配置され基板を上記蒸発源に対向するように保持する対
電極と、上記蒸発源と対電極との間に配備された蒸発物
質を通過させうる第１グリッドと、上記第１グリッドと
上記蒸発源との間に配置された第２グリッドと、上記第
２グリッドと上記蒸発源との間に配置された熱電子発生
用のフィラメントと、上記第１グリッドと上記第２グリ
ッドとの間に配置された複数のコイルからなり底面が第
１グリッド及び第２グリッドに対して平行な同心円筒型
コイルとを有すると共に、上記第１グリッドの電位を上
記対電極の電位と上記フィラメントの電位に対し正電位
とし、上記第２グリッドの電位を上記対電極の電位と上
記フィラメントの電位に対し正電位とし、上記同心円筒
型コイルを構成するコイルにおいて最も電位が高いコイ
ルを上記第２グリッドの電位に対し負電位とし、上記同
心円筒型コイルを構成する各コイル間の電位関係を任意
に設定しうる電源手段を有し、且つ、上記同心円筒型コ
イルの各コイルの上端と下端の間に電流を流しコイルの
長手方向の磁界を発生させるための電源手段を有するこ
とを特徴とする薄膜形成装置。
４．請求項２若しくは請求項３記載の薄膜形成装置にお
いて、第１グリッドと第２グリッド、及び同心円筒型グ
リッド若しくは同心円筒型コイルの全体あるいは少なく
とも表面部分を薄膜の構成母材で形成することを特徴と
する薄膜形成装置。
５．請求項３記載の薄膜形成装置において、同心円筒型
コイルを中空の管で形成して内部にガスを導入可能とし
、且つ、コイルの内側に複数個のガス放出孔を設けたこ
とを特徴とする薄膜形成装置。