JPH04323365A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置、特
に、クラスターイオンビーム蒸着法（ＩＣＢ法）により
薄膜を蒸着形成する薄膜形成装置に関するものである。

〔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。以下、ＩＣＢ法によ
る薄膜形成装置について説明する。

第２図は例えば特公昭５４−９５９２号公報に示された
ものと類似の従来の薄膜形成装置を模式的に示す断面図
である。この例では、２種類の物質による複合材料の薄
膜を形成するために、２台のＩＣＢ蒸着源が用いられて
いる場合を示す。図において、（１）は内部を所定の真
空度に保持する真空槽、（２）は真空槽（１）の内部の
真空度を調節する真空排気系，（２５），（２６）は真
空槽（１）内に収容されたそれぞれ第１、第２のＩＣＢ
蒸着源、（３）は後述の第１、第２の蒸着物質（５Ａ）
、（５Ｂ）の蒸気を発生させる蒸気発生源、（４）は上
部にノズル（６）が設けられたるつぼ、（５Ａ），（５
Ｂ）はるつぼ（４）にそれぞれ収容された第１、第２の
蒸着物質、（７）はるつぼ（４）を加熱する加熱用フィ
ラメント、（８）は加熱用フィラメント（７）からの熱
を遮る第１の熱シールド板であり、るつぼ（４）、加熱
用フィラメント（７）および第１の熱シールド板（８）
で蒸気発生源（３）を構成している。（９）はるつぼ（
４）のノズル（６）から第１、第２の蒸着物質（５Ａ）
（５Ｂ）の蒸気を噴出させて形成したクラスター（塊状
原子集団）である。（１０）はクラスター（９）をイオ
ン化するイオン化装置、（１１）は電子を放出するイオ
ン化フィラメント、（１２）はイオン化フィラメント（
１１）から電子を引き出し加速するグリッド状の電子引
出電極、（１３）はイオン化フィラメント（１１）から
の熱を遮る第２の熱シールド板であり、イオン化フィラ
メント（１１）、電子引出電極（１２）および第２の熱
シールド板（１３）でイオン化装置（１０）を構成して
いる。（１４）はイオン化装置によりイオン化されたイ
オン化クラスター、（１５）はイオン化クラスター（１
４）を電界で加速する加速装置としての加速電極であり
、基板（１８）、真空槽（１）とともにアース電位にな
つている。第１、第２のＩＣＢ蒸着源（２５）、（２６
）は蒸気発生源（３），イオン化装置（１０）および加
速電極（１５）で構成されている。（１８）は基板であ
り、第１、第２の蒸着物質（５Ａ）、（５Ｂ）の蒸気が
ノズル（６）から基板（１８）に向かつて噴出するよう
に、第１、第２のＩＣＢ蒸着源（２５）、（２６）が配
置されている。

（１９）は電源装置、（２０）は加熱用フィラメント（
７）を加熱する第１の交流電源、（２１）はるつぼ（４
）の電位を加熱用フィラメント（７）に対して正にバイ
アスする第１の直流電源、（２２）はイオン化フィラメ
ント（１１）を加熱する第２の交流電源、（２３）はイ
オン化フィラメント（１１）を電子引出電極（１２）に
対して負にバイアスする第２の直流電源、（２４）はる
つぼ（４）および電子引出電極（１２）を加速電極（１
５）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（２０）、（２２）および第１〜
第３の直流電源（２１），（２３），（２４）で電源装
置（１９）を構成している。

次に動作について説明する。まず、真空槽（１）内が１
０−６Ｔｏｒｒ程度の真空度になるまで真空排気系（２
）によって排気する。そして第１の交流電源（２０）に
より加熱用フィラメント（７）に通電して放出される電
子を、第１の直流電源（２１）から印加される電圧で生
じる電界によって加速し、この加速された電子をるつぼ
（４）に衝突させて、るつぼ（４）内の蒸気圧が数Ｔｏ
ｒｒになる温度まで加熱する。この加熱によって蒸発し
た第１、第２の蒸着物質（５Ａ）、（５Ｂ）がノズル（
６）から基板（１８）へ向かって噴出する。第１、第２
の蒸着物質（５Ａ）、（５Ｂ）の蒸気はノズル（６）を
通過する際に断熱膨張により急速冷却されて凝縮し、塊
状原子集団であるクラスター（９）が形成される。

第２の交流電源（２２）によりイオン化フィラメント（
１１）に通電し、放出された電子は、第２の直流電源（
２３）の電圧がイオン化フィラメント（１１）と電子引
出電極（１２）の間に印加されて形成される電界により
引き出されてクラスター（９）に衝突し、クラスター（
９）の一部がイオン化されてイオン化クラスター（１４
）となる、アース電位にある加速電極（１５）に対して
るつぼ（４）および電子引出電極（１２）が第３の直流
電源（２４）により正にバイアスされており、電子引出
電極（１２）と加速電極（１５）との間に形成される電
界レンズによって、正電荷のイオン化クラスター（１４
）を図において上方へ、即ち基板（１８）へ向かって加
速制御する。加速されたイオン化クラスター（１４）は
イオン化されていない中性のクラスター（９）とともに
基板（１８）に衝突する。第１と第２のＩＣＢ蒸着源（
２５）、（２６）をともに上記のように動作させること
により、基板（１８）の表面に第１、第２の蒸着物質（
５Ａ）、（５Ｂ）が複合した材料の薄膜（図示せず）が
形成される。

〔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るので
、蒸着源を複数台同時に使用して薄膜形成を行なう場合
、ある蒸着源においてイオン化装置のイオン化フィラメ
ントおよび蒸気発生源の加熱用フィラメントから放出さ
れた電子の一部が、他の蒸着源の高電位部分に流れ込み
、相互干渉を起こして安定に蒸着できないなどの問題点
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、蒸着源を複数台同時に使用して薄膜を形成す
る場合に、安定した蒸着を行なうことができる薄膜形成
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〕

この発明に係る薄膜形成装置は、蒸気発生源とイオン化
装置とを、基板に対して同電位または負電位の電界シー
ルド電極で覆うとともに、イオン化装置と加速装置との
間に、加速装置に対して負電位の電界シャッター電極を
設けたものである。

〔作用〕

この発明における薄膜形成装置は、蒸着源の高電位部分
である蒸気発生源とイオン化装置とを電界シールド電極
で覆い、また、イオン化装置と加速装置との間に電界シ
ャッター電極を設けたので、蒸着源の蒸気発生源および
イオン化装置で発生した電子が当該蒸着源から外へ放出
されるのを防止するとともに、他の蒸着源から電子が侵
入するのを防止することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による薄膜形成装置を模式的に
示す断面図である。ＩＣＢ蒸着源は１台のみ図示してい
るが、第２図の場合と同様に２台のＩＣＢ蒸着源が用い
られている場合について説明する。図において、（１）
〜（１８）、（２０）〜（２４）、（５Ａ）は第２図の
場合と同様であるので説明を省略する。（２７）は第１
のＩＣＢ蒸着源であり、左方図示外の第２のＩＣＢ蒸着
源とともに１つの真空槽（１）内に収容されている。（
２８）は蒸気発生源（３）とイオン化装置（１０）とを
覆う導電体の電界シールド電極で、上端部において加速
電極（１５）とつながり、加速電極（１５）とともに基
板（１８）と同電位、つまりアース電位になっている。

（２９）はイオン化装置（１０）と加速電極（１５）と
の間に設けられた導電体の電界シャッター電極であり、
第１のＩＣＢ蒸着源（２７）が蒸気発生源（３），イオ
ン化装置（１０），加速電極（１５）、電界シールド電
極（２８）および電界シャッター電極（２９）で構成さ
れ、第２のＩＣＢ蒸着源もまた同様に構成されている。

（３０）は加速電極（１５）に対して電界シャッター電
極（２９）を負の電位にバイアスする第４の直流電源で
ある。電源装置（１９）が第１、第２の交流電源（２０
）、（２２）および第１〜第４の直流電源（２１）、（
２３）、（２４）、（３０）で構成され、また、同様の
電源装置が第２のＩＣＢ蒸着源にも接続されている。

次に動作について説明する。薄膜形成の基本的な動作は
第２図の場合と同様であるので説明を省略し、第２図と
異なる部分について説明する。

イオン化装置（１０）のイオン化フィラメント（１１）
および蒸気発生源（３）の加熱用フィラメント（７）か
ら放出される電子は、高電位部分である蒸気発生源（３
）、イオン化装置（１０）と、これらを覆うアース電位
の電界シールド電極（２８）との間で生じる電界により
、第１のＩＣＢ蒸着源（２７）内に閉じ込められ、外部
への電子の放出が防止される。また、他のＩＣＢ蒸着源
から放出され、上記高電位部分に侵入しようとする電子
があっても、電界シールド電極（２８）により侵入が阻
止される。

さらに、電界シャッター電極（２９）が加速電極（１５
）に対して負電位になっているので、ここで生じる電界
によっても、外部からの電子の侵入が阻止される。

以上、第１のＩＣＢ蒸着源（２７）について説明したが
、第２のＩＣＢ蒸着源の動作も同様となる。

なお、上記実施例では、電界シャッター電極（２９）の
電位を基板（１８）と同じアース電位にしたが、基板（
１８）に対して負電位にしてもよい。また、ＩＣＢ蒸着
源が２台の場合について説明したが３台以上の場合にも
適用できる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、高電位部分である蒸気
発生源とイオン化装置とを、基板に対して同電位または
負電位の電界シールド電極で覆うとともに、イオン化装
置と加速装置との間に、加速装置に対して負電位の電界
シャッター電極を設けるように構成したので、蒸気発生
源およびイオン化装置で発生した電子が当該蒸着源から
外へ放出されるのを防止するとともに、他の蒸着源から
電子が流入するのを防止することができ、従つて、安定
した蒸着を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による薄膜形成装置を示す
断面図、第２図は従来の薄膜形成装置を示す断面図であ
る。 図において、（１）は真空槽、（３）は蒸気発生源、（
５Ａ）、（５Ｂ）は第１、第２の蒸着物質、（９）はク
ラスター、（１０）はイオン化装置、（１４）はイオン
化クラスター、（１５）は加速電極、（１８）は基板、
（２７）は第１のＩＣＢ蒸着源、（２８）は電界シール
ド電極、（２９）は電界シャッター電極である。 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　弁理士　大岩増雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸着物質を加熱して蒸気を噴出させ、蒸着物質のクラス
   ターを発生させる蒸気発生源と、上記クラスターに電子
   を衝突させてイオン化するイオン化装置と、イオン化さ
   れた上記クラスターを電界により加速する加速装置とを
   備えた蒸着源複数台を一つの真空槽内に収容して一つの
   基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置において、上記蒸
   気発生源とイオン化装置とを上記基板に対して同電位か
   または負電位の電界シールド電極で覆うとともに、上記
   イオン化装置と加速装置との間にこの加速装置に対して
   負電位の電界シャッター電極を設けたことを特徴とする
   薄膜形成装置。