JPH04221063A - 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】

【０００１】

【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（ＩＣＢ　法）　により
高品質の薄膜を蒸着形成する薄膜形成装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から光学薄膜、磁性膜、絶縁膜など
の高品質の薄膜がＩＣＢ　法により形成されている。図
２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図であり、図にお
いて、２３は蒸着源、１は蒸着物質２の蒸気を噴出する
蒸気発生源、３は蒸着物質２を収容するるつぼで、その
上部にはノズル４が設けられている。５はるつぼ３を加
熱する加熱用フィラメント、６は加熱用フィラメント５
の熱を遮る第１の熱シールド板であり、るつぼ３、加熱
用フィラメント５および第１の熱シールド板６で蒸気発
生源１を構成している。

【０００３】７はノズル４から噴出した蒸着物質２の蒸
気で形成されたクラスター（塊状原子集団）、８はクラ
スター７をイオン化するイオン化装置、９は電子を放出
する電子放出フィラメント、１０は電子放出フィラメン
ト９から電子を引き出して加速するグリッド状の電子引
出電極、１１は電子放出フィラメント９からの熱を遮る
第２の熱シールド板であり、電子放出フィラメント９、
電子引出電極１０、第２の熱シールド板１１でイオン化
装置８を構成している。

【０００４】１２はイオン化装置８によりイオン化され
たイオン化クラスター、１３はイオン化クラスター１２
を電界により加速する加速装置である加速電極であり、
蒸気発生源１、イオン化装置８および加速電極１３で蒸
着源２３を構成している。１４は表面に薄膜　（図示せ
ず）が形成される基板、１５は蒸着源２５と基板１４を
収納するとともに内部を真空に保つ真空槽、１６は真空
槽１５内の真空度を調節する真空排気系である。

【０００５】１７は電源装置、１８は加熱用フィラメン
ト５を加熱する第１の交流電源、１９はるつぼ３の電位
を加熱用フィラメント５に対して正にバイアスする第１
の直流電源、２０は電子放出フィラメント９を加熱する
第２の交流電源、２１は電子放出フィラメント９の電位
を電子引出電極１０に対して負にバイアスする第２の直
流電源、２２は電子引出電極１０およびるつぼ３の電位
を加速電極１３に対して正にバイアスする第３の直流電
源であり、第１、第２の交流電源１８，２０と第１〜第
３の直流電源１９，２１，２２で電源装置１７を構成し
ている。

【０００６】次に動作について説明する。まず、真空槽
１５内が１０−６Ｔｏｒｒ程度の真空度になるまで真空
排気系１６によって排気する。そして第１の交流電源１
８によって加熱用フィラメント５に通電して加熱する。 加熱用フィラメント５から電子が放出され、第１の直流
電源１９の電圧が加熱用フィラメント５とるつぼ３の間
に印加されてその間に形成される電界により、上記電子
が加速されてるつぼ３に衝突する。このようにして、る
つぼ３内の蒸着物質２の蒸気圧が数Ｔｏｒｒになる温度
まで加熱する。この加熱によって蒸発した蒸着物質２の
蒸気はノズル４からるつぼ３外へ噴出する。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になって
クラスター７を形成する。

【０００７】第２の交流電源２０から電子放出フィラメ
ント９に通電して加熱する。これから放出された電子は
、第２の直流電源２１の電圧が電子放出フィラメント９
と電子引出電極１０の間に印加されて形成される電界に
より引出され、電子引出電極１０に向かって加速される
。グリッド状の電子引出電極１０の隙間を通り抜けた電
子はクラスター７に衝突し、そのエネルギーでクラスタ
ー７の一部がイオン化されて、正電荷を有するイオン化
クラスター１２になる。

【０００８】第３の直流電源２２により加速電極１３と
電子引出電極１０の間に直流電圧が印加されて、加速電
極１３の電位は電子引出電極１０やるつぼ３に対して負
になっており、加速電極１３と電子引出電極１０の間に
形成される電界レンズによって正電荷のイオンクラスタ
ー１２を基板１４へ向かって加速する。加速されたイオ
ン化クラスター１２はイオン化されていない中性のクラ
スター７とともに基板１４に衝突し、その表面に蒸着物
質２が蒸着され、薄膜が形成される。

【０００９】ところで、形成される薄膜が酸化シリコン
（ＳｉＯ２　）やフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）など
の絶縁膜である場合、イオン化クラスター１２の電荷が
基板１４上の絶縁膜に集積されて、その電荷の放電によ
り膜が損傷するので、これを防止するため、図示しない
中和器を設け、これにより電子を基板１４へ照射して上
記電荷を中和しながら成膜する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の薄膜形成装置は
以上のように構成されていて蒸着源と中和器により薄膜
を形成するので、蒸着源のるつぼ内の蒸着物質がなくな
れば成膜を続けることができず、連続的に成膜可能な時
間が短いので成膜効率が悪いなどの問題点があった。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、絶縁膜の成膜においても基板上の薄膜の帯電を
中和できるとともに、連続的に成膜可能な時間の長い薄
膜形式装置を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る薄膜形成
装置は、複数台の蒸着源を共通の真空槽内に収納すると
ともに、イオン化クラスターを加速する加速装置へ直流
電圧を印加する直流電源装置の極性を切換えできるよう
にしたものである。

【００１２】

【作用】この発明における薄膜形成装置は、直流電源装
置により電子引出電極の電位を加速電極に対して正にバ
イアスした蒸着源で基板上へ蒸着物質の蒸着を行なう。 同時に、上記直流電源装置とは極性が逆の直流電源装置
により、電子引出電極の電位を加速電極に対して負にバ
イアスした別の蒸着源を中和器として動作させ、基板へ
電子を照射してイオン化クラスターによる正電荷を中和
する。

【００１３】蒸着を行なっていた蒸着源の蒸着物質がな
くなれば、直流電源装置の極性を切換えてこの蒸着源を
中和器として動作させる一方、中和器として動作してい
た蒸着源において、直流電源装置の極性を切換えて蒸着
物質の蒸着を行なうようにする。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例による薄膜形成装置を
模式的に示す概略図であり、図において、１〜１６、１
８〜２２は図２の場合と同様であるので説明を省略する
。２５，２６はそれぞれ図２の蒸着源２３と同様に蒸気
発生源１、イオン化装置８および加速電極１３で構成さ
れた第１および第２の蒸着源であり、共通の真空槽１５
内に収納されている。

【００１５】２７，２８は第１、第２の電源装置、２９
は直流電源装置、３０は電子引出電極１０およびるつぼ
３の電位を加速電極１３に対して負にバイアスする第４
の直流電源、３１は第３と第４の直流電源の接続換えに
より加速電極１３へ印加される直流電圧の極性を切換え
るスイッチである。直流電源装置２９が第３、第４の直
流電源２２，３０およびスイッチ３１で構成され、また
、第１、第２の電源装置２７，２８はそれぞれ第１、第
２の交流電源１８，２０、第１、第２の直流電源１９，
２１および直流電源装置２９により構成されている。

【００１６】次に動作について説明する。まず、第１の
電源装置２７においては図２の場合と同様に、第１、第
２の交流電源１８，２０および第１、第２の直流電源１
９，２１をそれぞれ動作させ、そしてスイッチ３１は第
３の直流電源２２側へつながるようにしておく。一方、
第２の電源装置２８では第１の交流電源１８と第１の直
流電源１９を切って蒸気発生源１を停止しておき、第２
の交流電源２０、第２の直流電源２１は第１の電源装置
２７と同様に動作させる。また、スイッチ３１は第４の
直流電源３０側へつなががるようにしておく。

【００１７】第１、第２の電源装置２７，２８を上記の
状態にすることにより、第　１の蒸着源２５は図２の場
合と同様に蒸着物質２の蒸着を行なう本来の蒸着源とし
て動作し、また、第２の蒸着源２６は中和器として動作
する。すなわち、第２の蒸着源２６において電子放出フ
ィラメント９から放出された電子を電子引出電極１０で
引き出し、そして電子引出電極１０に対して正電位の加
速電極１３で基板１４へ向けて放出する。第１の蒸着源
２５からのイオン化クラスター１２によって基板１４上
へもたらされる正電荷が上記電子で中和される。

【００１８】以上のように第１、第２の蒸着源２５，２
６を動作させて基板１４上へ成膜を行なうと第１の蒸着
源２５のるつぼ３中の蒸着物質２が減少していき、つい
にはなくなってしまう。そのとき、第１、第２の電源２
５，２６の動作を互いに入れ替えた状態にする。つまり
、第１の蒸着源２５を中和器として、そして第２の蒸着
源２６を本来の蒸着源として動作させる。そうすること
により、第２の蒸着源２６のるつぼ３中の蒸着物質２が
なくなるまで成膜を継続することができる。

【００１９】なお、上記実施例では直流電源装置２９を
第３、第４の直流電源２２，３０とスイッチ３１で構成
したが、一つの直流電源と二つのスイッチで構成してこ
の直流電源を接続換えすることにより直流電源装置２９
の極性を切換えるようにしてもよい。また、第１、第２
蒸着源２５，２６を用いたが、３台以上設けてそのうち
の一部を本来の蒸着源として、そして他の一部を中和器
として動作させ、順次切換えて成膜を継続するようにし
てもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば複数台
の蒸着源を用い、かつ、加速装置用の直流電源装置の極
性を切換えできるように構成して蒸着源を中和器として
も使用できるようにしたので、別途中和器を設けなくと
も絶縁物薄膜形成において基板上の薄膜へ帯電する電荷
を中和できるとともに、蒸着を行なう蒸着源と中和を行
なう蒸着源の動作を互いに切換えることにより、連続的
に成膜可能な時間を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による薄膜形成装置を示す
断面図である。

【図２】従来の薄膜形成装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１は蒸気発生源、２は蒸着物質、７はクラスター、８は
イオン化装置、１２はイオン化クラスター、１３は加速
電極、１４は基板、１５は真空槽、２５，２６は第１、
第２の蒸着源、２９は直流電源装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板上に蒸着される蒸着物質の蒸気を
   噴出して上記蒸着物質のクラスターを発生させる蒸気発
   生源と、電子を放出してこの電子を上記クラスターに衝
   突させ、正電荷を有するイオン化クラスターを形成する
   イオン化装置と、上記イオン化クラスターを上記基板へ
   向けて加速する加速装置とから成る蒸着源を真空槽に収
   納するとともに、上記加速装置に直流電圧を印加する直
   流電源装置を備えた薄膜形成装置において、複数台の上
   記蒸着源を共通の上記真空槽に収納するとともに、上記
   直流電源装置の極性を切換可能にしたことを特徴とする
   薄膜形成装置。