JPH04346656A - 金属蒸気の加速方法および高速金属蒸気発生装置 - Google Patents
金属蒸気の加速方法および高速金属蒸気発生装置Info
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- JPH04346656A JPH04346656A JP11614191A JP11614191A JPH04346656A JP H04346656 A JPH04346656 A JP H04346656A JP 11614191 A JP11614191 A JP 11614191A JP 11614191 A JP11614191 A JP 11614191A JP H04346656 A JPH04346656 A JP H04346656A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、真空中で金属を蒸発さ
せその金属蒸気を中性原子のまま加速する方法と、この
加速方法により高速の中性金属蒸気を発生させる高速金
属蒸気発生装置とに関する。
せその金属蒸気を中性原子のまま加速する方法と、この
加速方法により高速の中性金属蒸気を発生させる高速金
属蒸気発生装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】中性原子はそのままでは電磁力の作用を
受けないので、電磁力により中性原子を加速することは
できない。そのため、従来は中性原子の蒸気に電子線等
を照射しイオン化した後、このイオンに電場をかけて加
速していた。
受けないので、電磁力により中性原子を加速することは
できない。そのため、従来は中性原子の蒸気に電子線等
を照射しイオン化した後、このイオンに電場をかけて加
速していた。
【０００３】イオンに電場をかけて加速する従来技術を
示す例としては、特開昭６０−１００４２１号公報等が
ある。
示す例としては、特開昭６０−１００４２１号公報等が
ある。
【０００４】特開昭６０−１００４２１号は、所望の部
分に選択的にイオンビームを蒸着する方法として、イオ
ンビームを静電レンズにより集束し、または、イオンビ
ームを静電レンズにより集束してさらに偏向し、所望の
部分に導き付着させる手段を示している。
分に選択的にイオンビームを蒸着する方法として、イオ
ンビームを静電レンズにより集束し、または、イオンビ
ームを静電レンズにより集束してさらに偏向し、所望の
部分に導き付着させる手段を示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術等におい
ては、電磁力によっては中性原子そのものを加速するこ
とはできない。したがって、しかたなく中性原子に電子
線等を照射し、イオン化した後に電場をかけて加速して
いた。このように、中性原子をイオン化してしまうと、
イオンを中性原子に戻さなければ、加速された中性原子
が得られない。ところが、このイオンを中性原子に戻す
操作は簡単ではない。
ては、電磁力によっては中性原子そのものを加速するこ
とはできない。したがって、しかたなく中性原子に電子
線等を照射し、イオン化した後に電場をかけて加速して
いた。このように、中性原子をイオン化してしまうと、
イオンを中性原子に戻さなければ、加速された中性原子
が得られない。ところが、このイオンを中性原子に戻す
操作は簡単ではない。
【０００６】また、イオン化した蒸気を例えば真空蒸着
に用いた場合は、蒸着すべき基板に電子欠陥が生じやす
く、さらに、チャージアップが生ずる場合もあった。こ
の種の応用分野においては、中性原子をそのまま加速し
て用いることが望ましい。
に用いた場合は、蒸着すべき基板に電子欠陥が生じやす
く、さらに、チャージアップが生ずる場合もあった。こ
の種の応用分野においては、中性原子をそのまま加速し
て用いることが望ましい。
【０００７】本発明の目的は、中性原子の金属蒸気をイ
オン化することなくそのまま加速する方法およびこの加
速方法を採用した高速金属蒸気発生装置を提供すること
である。
オン化することなくそのまま加速する方法およびこの加
速方法を採用した高速金属蒸気発生装置を提供すること
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、蒸発原子を
準安定準位に励起した後に断熱膨張させて蒸発原子を加
速することにより達成される。
準安定準位に励起した後に断熱膨張させて蒸発原子を加
速することにより達成される。
【０００９】すなわち、本発明は、上記目的を達成する
ために、あるエネルギー源からのエネルギーにより蒸発
させた金属蒸気の加速方法において、金属蒸気の蒸発面
近傍の金属原子を別のエネルギー源からのエネルギーに
より準安定準位に励起し、真空中に向かって膨張させて
加速する中性金属蒸気の加速方法を提案する。
ために、あるエネルギー源からのエネルギーにより蒸発
させた金属蒸気の加速方法において、金属蒸気の蒸発面
近傍の金属原子を別のエネルギー源からのエネルギーに
より準安定準位に励起し、真空中に向かって膨張させて
加速する中性金属蒸気の加速方法を提案する。
【００１０】具体的には、金属蒸気の蒸発面近傍の原子
の吸収波長にチューニングしたレーザー光を金属蒸気に
照射し、前記金属原子を前記準安定準位に励起し、真空
中に向かって膨張させて加速する。また、金属蒸気の蒸
発面近傍の金属原子に電子ビームを照射して金属原子を
前記準安定準位に励起し、真空中に向かって膨張させて
加速することもできる。
の吸収波長にチューニングしたレーザー光を金属蒸気に
照射し、前記金属原子を前記準安定準位に励起し、真空
中に向かって膨張させて加速する。また、金属蒸気の蒸
発面近傍の金属原子に電子ビームを照射して金属原子を
前記準安定準位に励起し、真空中に向かって膨張させて
加速することもできる。
【００１１】準安定準位を持たない金属のような場合は
、この加速対象の金属とともに準安定準位に励起されや
すい金属を蒸発させ、励起されやすい金属の準安定準位
から基底準位への緩和により生じた運動エネルギーを用
いて加速対象の金属原子を加速するようにする。前記ひ
とつのエネルギー源からの電子ビームにより金属を加熱
して蒸発させ、いずれの場合も、電子ビームの着点位置
に金属原子を準安定準位に励起する励起エネルギーを与
えることが望ましい。
、この加速対象の金属とともに準安定準位に励起されや
すい金属を蒸発させ、励起されやすい金属の準安定準位
から基底準位への緩和により生じた運動エネルギーを用
いて加速対象の金属原子を加速するようにする。前記ひ
とつのエネルギー源からの電子ビームにより金属を加熱
して蒸発させ、いずれの場合も、電子ビームの着点位置
に金属原子を準安定準位に励起する励起エネルギーを与
えることが望ましい。
【００１２】本発明は、金属を蒸発させるエネルギー源
と準安定準位に励起するエネルギー源とを別々に設置す
る上記方法に代えて、一つのレーザー発生装置からのレ
ーザーの波長を金属原子の吸収波長にチューニングして
照射し、金属原子を蒸発させるとともに準安定準位に励
起し、真空中に向かって膨張させて加速する中性金属蒸
気の加速方法を提案する。
と準安定準位に励起するエネルギー源とを別々に設置す
る上記方法に代えて、一つのレーザー発生装置からのレ
ーザーの波長を金属原子の吸収波長にチューニングして
照射し、金属原子を蒸発させるとともに準安定準位に励
起し、真空中に向かって膨張させて加速する中性金属蒸
気の加速方法を提案する。
【００１３】本発明は、また、金属原子の吸収波長に相
当するレーザーを発生する装置と、レーザーを真空容器
に導くビューイングポートと、レーザーを電子ビームの
着点位置に導く光学系とを備えた中性高速金属蒸気発生
装置を提案する。
当するレーザーを発生する装置と、レーザーを真空容器
に導くビューイングポートと、レーザーを電子ビームの
着点位置に導く光学系とを備えた中性高速金属蒸気発生
装置を提案する。
【００１４】ビューイングポートも蒸着されることを防
止するには、ビューイングポートの内側に希ガスを導入
する系を設けることが望ましい。
止するには、ビューイングポートの内側に希ガスを導入
する系を設けることが望ましい。
【００１５】
【作用】金属を蒸発させるには、ヒーターや電子ビーム
により、金属を高温に加熱する必要がある。金属の酸化
を防ぐために、この加熱操作は、通常、真空容器中で行
われる。真空中で蒸発した金属原子は、真空中に拡がっ
ていく。この拡散の過程は、熱源や真空容器壁等と金属
原子との相互作用がほとんどないため、断熱過程である
と考えてよい。この拡散の過程は準静的断熱膨張過程で
あるから、金属蒸気の温度が低下して行くにしたがって
、金属原子の運動の方向が揃っていくことが予想される
。
により、金属を高温に加熱する必要がある。金属の酸化
を防ぐために、この加熱操作は、通常、真空容器中で行
われる。真空中で蒸発した金属原子は、真空中に拡がっ
ていく。この拡散の過程は、熱源や真空容器壁等と金属
原子との相互作用がほとんどないため、断熱過程である
と考えてよい。この拡散の過程は準静的断熱膨張過程で
あるから、金属蒸気の温度が低下して行くにしたがって
、金属原子の運動の方向が揃っていくことが予想される
。
【００１６】しかし、金属蒸気が拡がって密度が低くな
ると、原子間衝突の頻度が小さくなるので、上記の温度
低下がなくなる。したがって、金属蒸気は分子流となり
、そのままの運動速度と方向とを維持し続ける。
ると、原子間衝突の頻度が小さくなるので、上記の温度
低下がなくなる。したがって、金属蒸気は分子流となり
、そのままの運動速度と方向とを維持し続ける。
【００１７】金属原子には、基底準位以外に、いくつか
の準安定準位が存在する。高温に加熱すると、熱励起に
より、原子の一部は準安定準位に励起される。輻射によ
る緩和は準安定準位からは生じないので、原子間衝突に
よる緩和が生じるまで、金属原子はそのままの準位に留
まる。
の準安定準位が存在する。高温に加熱すると、熱励起に
より、原子の一部は準安定準位に励起される。輻射によ
る緩和は準安定準位からは生じないので、原子間衝突に
よる緩和が生じるまで、金属原子はそのままの準位に留
まる。
【００１８】そこで、蒸気の密度を十分に高くしてやる
と、原子間衝突が頻繁に起こるようになり、準安定準位
から基底準位への緩和が生じ、蒸気原子の運動エネルギ
ーが増加する。
と、原子間衝突が頻繁に起こるようになり、準安定準位
から基底準位への緩和が生じ、蒸気原子の運動エネルギ
ーが増加する。
【００１９】蒸気の温度が蒸発部から変化しないとする
と、緩和と同時に準安定準位への励起も生じることにな
り、全体としては何も変化しない。
と、緩和と同時に準安定準位への励起も生じることにな
り、全体としては何も変化しない。
【００２０】ところが、断熱膨張過程では温度の低下が
生じるので、蒸発部から離れた点での温度は蒸発部より
も低くなる。したがって、準安定準位の占有率が相対的
に減少し、準安定準位から基底準位への緩和によるエネ
ルギーが運動エネルギーに転換され、蒸気原子を加速す
る。そこで、金属原子を高温で蒸発させ、しかも断熱膨
張が生じる条件にすると、比較的高速の蒸気が得られる
ことになる。
生じるので、蒸発部から離れた点での温度は蒸発部より
も低くなる。したがって、準安定準位の占有率が相対的
に減少し、準安定準位から基底準位への緩和によるエネ
ルギーが運動エネルギーに転換され、蒸気原子を加速す
る。そこで、金属原子を高温で蒸発させ、しかも断熱膨
張が生じる条件にすると、比較的高速の蒸気が得られる
ことになる。
【００２１】しかし、金属の蒸気圧と蒸発熱とは、金属
の種類に応じて温度の関数として一意に定まる。蒸発部
の温度は、投入熱量と蒸発潜熱および伝導等による熱損
失とのバランスにより定まる。金属原子が高温になるほ
ど奪われる蒸発潜熱と熱損失とが増加するため、実際に
は蒸発温度の高温化には限界がある。また、蒸発量は加
熱温度に強く依存するから。所定の蒸発量を得る必要が
ある時は、加熱温度が制限されてしまう。したがって、
他の励起方法により、準安定準位の占有率を高める必要
がある。
の種類に応じて温度の関数として一意に定まる。蒸発部
の温度は、投入熱量と蒸発潜熱および伝導等による熱損
失とのバランスにより定まる。金属原子が高温になるほ
ど奪われる蒸発潜熱と熱損失とが増加するため、実際に
は蒸発温度の高温化には限界がある。また、蒸発量は加
熱温度に強く依存するから。所定の蒸発量を得る必要が
ある時は、加熱温度が制限されてしまう。したがって、
他の励起方法により、準安定準位の占有率を高める必要
がある。
【００２２】準安定準位の占有率を高くすることは、熱
励起以外の方法でも可能である。そのひとつの方法は、
励起対象の金属原子の準安定準位よりも高いエネルギー
を持つ粒子線を蒸気中に入射させ、金属原子と衝突させ
励起する方法である。もうひとつの方法は、励起対象の
金属蒸気中に当該金属元素の吸収波長に相当するレーザ
ー光を入射させ励起する方法である。
励起以外の方法でも可能である。そのひとつの方法は、
励起対象の金属原子の準安定準位よりも高いエネルギー
を持つ粒子線を蒸気中に入射させ、金属原子と衝突させ
励起する方法である。もうひとつの方法は、励起対象の
金属蒸気中に当該金属元素の吸収波長に相当するレーザ
ー光を入射させ励起する方法である。
【００２３】これら外部の励起源からのエネルギーによ
る準安定準位への励起は、熱的に平衡ではないので、原
子間衝突により緩和され、金属蒸気温度に対応した熱的
平衡状態に近づく。このとき、やはり準安定準位から基
底準位への緩和によるエネルギーが運動エネルギーに変
換され、金属原子の運動速度が増加する。
る準安定準位への励起は、熱的に平衡ではないので、原
子間衝突により緩和され、金属蒸気温度に対応した熱的
平衡状態に近づく。このとき、やはり準安定準位から基
底準位への緩和によるエネルギーが運動エネルギーに変
換され、金属原子の運動速度が増加する。
【００２４】励起に用いる粒子ビームとしては、電子等
の素粒子とイオンおよび希ガス等の気体分子とが考えら
れる。それら素粒子や分子のエネルギーは、励起対象の
金属の準安定準位のエネルギーよりも高くなければなら
ない。しかし、エネルギーが高すぎると、金属原子の電
離が生じる割合が高くなるので、この電離を考慮してエ
ネルギーの上限を決定する。素粒子や分子のビームの中
でも、電子ビームは、生成が容易であり、しかもエネル
ギーを調節しやすい。
の素粒子とイオンおよび希ガス等の気体分子とが考えら
れる。それら素粒子や分子のエネルギーは、励起対象の
金属の準安定準位のエネルギーよりも高くなければなら
ない。しかし、エネルギーが高すぎると、金属原子の電
離が生じる割合が高くなるので、この電離を考慮してエ
ネルギーの上限を決定する。素粒子や分子のビームの中
でも、電子ビームは、生成が容易であり、しかもエネル
ギーを調節しやすい。
【００２５】一方、レーザーを用いる場合、特定の吸収
波長にチューニングすると、原子を特定の励起準位に高
効率で励起できる。一般には、準安定準位に直接励起す
ることは困難である。しかし、準安定準位よりも高いレ
ベルの励起準位に一旦励起すれば、輻射により緩和する
時に、一部の金属原子が準安定準位となる確率が存在す
る。そこで、それぞれの元素についてエネルギー準位間
の遷移のスキームを検討し、準安定準位に残存する確率
の高い励起準位に励起する。レーザーを用いて金属原子
を蒸発をさせるには、蒸発用のレーザーを上記の条件に
合うようにチューニングして照射すると、他のレーザー
を使うことなく準安定準位の占有率を増やすことが可能
となる。
波長にチューニングすると、原子を特定の励起準位に高
効率で励起できる。一般には、準安定準位に直接励起す
ることは困難である。しかし、準安定準位よりも高いレ
ベルの励起準位に一旦励起すれば、輻射により緩和する
時に、一部の金属原子が準安定準位となる確率が存在す
る。そこで、それぞれの元素についてエネルギー準位間
の遷移のスキームを検討し、準安定準位に残存する確率
の高い励起準位に励起する。レーザーを用いて金属原子
を蒸発をさせるには、蒸発用のレーザーを上記の条件に
合うようにチューニングして照射すると、他のレーザー
を使うことなく準安定準位の占有率を増やすことが可能
となる。
【００２６】準安定準位への金属原子の励起がすべて有
効であるとは限らない。金属原子がある準安定準位に励
起された後に、その励起エネルギーを緩和するのに十分
な原子間衝突が生じなければならない。この条件は、金
属原子が高い蒸気密度に保たれている間に励起がなされ
る必要があることを示している。通常、このような原子
間衝突に基づく断熱膨張が生じるかどうかは、クヌッセ
ン数Ｋｎを用いて表現できる。クヌッセン数Ｋｎが１よ
り小さい条件では、断熱膨張の影響を考慮する必要があ
る。クヌッセン数Ｋｎが０．０１以下になると、ほぼ完
全に断熱膨張が生じるのに十分な衝突が起き、準安定準
位のエネルギーのほとんどが運動エネルギーに変換され
る。金属原子の蒸発部からクヌッセン数Ｋｎが１になる
までの間に励起する必要がある。金属原子の蒸発部から
クヌッセン数Ｋｎが０．０１になるまでの間に、他の励
起源により金属原子を励起すると、効率が最も良い。電
子銃やレーザーを用いたスポット加熱による蒸発にこの
条件を当て嵌めると、金属の蒸発部を基準点として数ｍ
ｍから数ｃｍの距離までの間に、金属原子を励起する必
要がある。したがって、金属原子の蒸発部をめがけて電
子ビームやレーザー光を入射させることが有効である。
効であるとは限らない。金属原子がある準安定準位に励
起された後に、その励起エネルギーを緩和するのに十分
な原子間衝突が生じなければならない。この条件は、金
属原子が高い蒸気密度に保たれている間に励起がなされ
る必要があることを示している。通常、このような原子
間衝突に基づく断熱膨張が生じるかどうかは、クヌッセ
ン数Ｋｎを用いて表現できる。クヌッセン数Ｋｎが１よ
り小さい条件では、断熱膨張の影響を考慮する必要があ
る。クヌッセン数Ｋｎが０．０１以下になると、ほぼ完
全に断熱膨張が生じるのに十分な衝突が起き、準安定準
位のエネルギーのほとんどが運動エネルギーに変換され
る。金属原子の蒸発部からクヌッセン数Ｋｎが１になる
までの間に励起する必要がある。金属原子の蒸発部から
クヌッセン数Ｋｎが０．０１になるまでの間に、他の励
起源により金属原子を励起すると、効率が最も良い。電
子銃やレーザーを用いたスポット加熱による蒸発にこの
条件を当て嵌めると、金属の蒸発部を基準点として数ｍ
ｍから数ｃｍの距離までの間に、金属原子を励起する必
要がある。したがって、金属原子の蒸発部をめがけて電
子ビームやレーザー光を入射させることが有効である。
【００２７】なお、励起対象が準安定準位を持たない金
属の場合、準安定準位に励起されやすい金属を励起対象
の金属とともに蒸発させ、励起されやすい金属の準安定
準位から基底準位への緩和により生じた運動エネルギー
を用いて励起対象の金属の原子を加速することも可能で
ある。
属の場合、準安定準位に励起されやすい金属を励起対象
の金属とともに蒸発させ、励起されやすい金属の準安定
準位から基底準位への緩和により生じた運動エネルギー
を用いて励起対象の金属の原子を加速することも可能で
ある。
【００２８】
【実施例】次に、図面を参照して、本発明による高速金
属蒸気発生装置の一実施例を説明する。
属蒸気発生装置の一実施例を説明する。
【００２９】図１は、本発明による高速金属蒸気発生装
置を採用した真空蒸着装置の一実施例の構造を模式的に
示す図である。本実施例は、電子銃により金属を蒸発さ
せる真空蒸着装置に、レーザーを励起源として用いる本
発明の高速金属蒸気発生装置を適用した例である。
置を採用した真空蒸着装置の一実施例の構造を模式的に
示す図である。本実施例は、電子銃により金属を蒸発さ
せる真空蒸着装置に、レーザーを励起源として用いる本
発明の高速金属蒸気発生装置を適用した例である。
【００３０】電子銃２とるつぼ３とが、真空容器１の底
部に置かれている。蒸発物質としてチタン４が、るつぼ
３の中に入れられている。電子銃２からの電子ビーム５
は、コイル６が生成する磁場により曲げられ、るつぼ３
内のチタン４に衝突し、チタン蒸気７を発生させる。透
過窓１０を通して、レーザー発生装置８からのレーザー
光９を、前記電子ビーム５の着点位置に入射させる。透
過窓１０には、希ガス導入口１１からアルゴンを噴出さ
せ、チタン蒸気が透過窓１０に付着するのを防止してい
る。導入されたアルゴンは、ターボ分子ポンプ１３を用
いて希ガス排出口１２から排気され、真空容器１内の真
空度の低下を防止する。チタン原子は、図２に示すよう
に、多くの準安定準位を持っている。このうちの低エネ
ルギーの準位には、加熱により熱励起された金属原子が
かなり大きな占有率を示す。しかし、加熱により熱励起
された金属原子は、１ｅＶ以上の準安定準位にはほとん
ど励起されない。この関係は次の式で表わされる。
部に置かれている。蒸発物質としてチタン４が、るつぼ
３の中に入れられている。電子銃２からの電子ビーム５
は、コイル６が生成する磁場により曲げられ、るつぼ３
内のチタン４に衝突し、チタン蒸気７を発生させる。透
過窓１０を通して、レーザー発生装置８からのレーザー
光９を、前記電子ビーム５の着点位置に入射させる。透
過窓１０には、希ガス導入口１１からアルゴンを噴出さ
せ、チタン蒸気が透過窓１０に付着するのを防止してい
る。導入されたアルゴンは、ターボ分子ポンプ１３を用
いて希ガス排出口１２から排気され、真空容器１内の真
空度の低下を防止する。チタン原子は、図２に示すよう
に、多くの準安定準位を持っている。このうちの低エネ
ルギーの準位には、加熱により熱励起された金属原子が
かなり大きな占有率を示す。しかし、加熱により熱励起
された金属原子は、１ｅＶ以上の準安定準位にはほとん
ど励起されない。この関係は次の式で表わされる。
【００３１】
【数１】Ｒ＝（Ｇｍ／Ｇｇ）ｅｘｐ（−Ｅｍ／ｋＴ）こ
こで、Ｒは占有率、ＧｍおよびＧｇは基底準位および準
安定準位の統計重率、Ｅｍはエネルギー準位、ｋはボル
ツマン定数、Ｔは温度である。
こで、Ｒは占有率、ＧｍおよびＧｇは基底準位および準
安定準位の統計重率、Ｅｍはエネルギー準位、ｋはボル
ツマン定数、Ｔは温度である。
【００３２】チタンの場合、電子銃によるスポット加熱
のみでは、装置構成等の他の条件にもよるが、３５００
Ｋ程度が加熱の上限である。この程度の温度条件では、
熱励起による準安定準位占有率の増加は、金属蒸気の速
度を１０％程度しか増加させない。
のみでは、装置構成等の他の条件にもよるが、３５００
Ｋ程度が加熱の上限である。この程度の温度条件では、
熱励起による準安定準位占有率の増加は、金属蒸気の速
度を１０％程度しか増加させない。
【００３３】これに対して、本実施例のレーザー光９に
より金属蒸気原子の３０％を平均で１ｅＶの準安定準位
に励起すると、金属蒸気の速度は約２倍になる。
より金属蒸気原子の３０％を平均で１ｅＶの準安定準位
に励起すると、金属蒸気の速度は約２倍になる。
【００３４】るつぼ３の上方には、蒸着板支持具１６に
取り付けられた蒸着すべき板１７が設置されている。高
速化されたチタン蒸気７は、この蒸着板１７に衝突し蒸
着される。加速されたチタン蒸気７は、大きな運動エネ
ルギーを持っているので、蒸着板１７の最も安定な場所
まで移動し、緻密な蒸着膜を形成する。
取り付けられた蒸着すべき板１７が設置されている。高
速化されたチタン蒸気７は、この蒸着板１７に衝突し蒸
着される。加速されたチタン蒸気７は、大きな運動エネ
ルギーを持っているので、蒸着板１７の最も安定な場所
まで移動し、緻密な蒸着膜を形成する。
【００３５】本実施例によれば、チタン蒸気を高速化し
て蒸着でき、緻密な蒸着膜が得られる。
て蒸着でき、緻密な蒸着膜が得られる。
【００３６】図３を参照して、本発明の他の実施例を説
明する。本実施例は、ヒータ加熱により発生させた銀蒸
気を電子ビームにより高速化する例である。図示しない
真空容器内には、セル２１が置かれている。セル２１に
は、ヒータ２２が取り付けられている。セル２１中には
、蒸発源として銀２３が入れてある。ヒータ２２に通電
すると、セル２１の温度が上昇し、銀２３を蒸発させる
ことができる。セル２１内に充満した銀蒸気２４は、ピ
ンホール２５を通り、真空中に拡がっていく。電子銃２
６から生じた電子ビーム２７は、ピンホール２５を通り
、セル２１内の蒸気２４と衝突し、銀蒸気２４を準安定
準位に励起する。準安定準位に励起された銀蒸気２４は
、ピンホール２５を通過するまでに衝突緩和され、銀の
高速分子流２８となる。
明する。本実施例は、ヒータ加熱により発生させた銀蒸
気を電子ビームにより高速化する例である。図示しない
真空容器内には、セル２１が置かれている。セル２１に
は、ヒータ２２が取り付けられている。セル２１中には
、蒸発源として銀２３が入れてある。ヒータ２２に通電
すると、セル２１の温度が上昇し、銀２３を蒸発させる
ことができる。セル２１内に充満した銀蒸気２４は、ピ
ンホール２５を通り、真空中に拡がっていく。電子銃２
６から生じた電子ビーム２７は、ピンホール２５を通り
、セル２１内の蒸気２４と衝突し、銀蒸気２４を準安定
準位に励起する。準安定準位に励起された銀蒸気２４は
、ピンホール２５を通過するまでに衝突緩和され、銀の
高速分子流２８となる。
【００３７】本実施例によれば、ヒータ加熱によって発
生させた銀蒸気を電子ビームにより高速化できる。
生させた銀蒸気を電子ビームにより高速化できる。
【００３８】図４を参照して、本発明のもう一つの実施
例を説明する。本実施例は、一つのレーザーだけを用い
て高速の銅蒸気を連続的に得る例である。真空容器３１
中には、銅線３３を収納した回転ドラム３２が設置され
ている。真空容器３１は、真空ポンプ３４により、高真
空に保たれている。銅線３３は、ロール３５により、引
き出され、支持具３６に導かれる。レーザー発生装置３
７からのレーザー光３８は、レンズ３９により、支持具
３６から出た銅線３３上に焦点を結ぶように収束される
。収束したレーザー光３８は、銅線３３に当たり、銅を
蒸発させる。このとき、レーザー光３８の波長を銅原子
の吸収波長にチューニングしておくと、銅蒸気は蒸発と
同時に励起され、一部は準安定準位を占める。発生した
銅蒸気は真空中に拡がり断熱膨張する。この時の原子間
衝突で準安定準位からの緩和が生じ、銅蒸気が高速化さ
れる。発生した銅蒸気による透過窓４０の曇りを防止す
るため、アルゴンボンベ４１からアルゴンガスを透過窓
４０の内側に流し、排出ポンプ４２で排出する。
例を説明する。本実施例は、一つのレーザーだけを用い
て高速の銅蒸気を連続的に得る例である。真空容器３１
中には、銅線３３を収納した回転ドラム３２が設置され
ている。真空容器３１は、真空ポンプ３４により、高真
空に保たれている。銅線３３は、ロール３５により、引
き出され、支持具３６に導かれる。レーザー発生装置３
７からのレーザー光３８は、レンズ３９により、支持具
３６から出た銅線３３上に焦点を結ぶように収束される
。収束したレーザー光３８は、銅線３３に当たり、銅を
蒸発させる。このとき、レーザー光３８の波長を銅原子
の吸収波長にチューニングしておくと、銅蒸気は蒸発と
同時に励起され、一部は準安定準位を占める。発生した
銅蒸気は真空中に拡がり断熱膨張する。この時の原子間
衝突で準安定準位からの緩和が生じ、銅蒸気が高速化さ
れる。発生した銅蒸気による透過窓４０の曇りを防止す
るため、アルゴンボンベ４１からアルゴンガスを透過窓
４０の内側に流し、排出ポンプ４２で排出する。
【００３９】本実施例によれば、回転ドラム３２が収納
している銅線３３を引き出すことにより、一つのレーザ
ーだけを用いて高速の銅蒸気を連続的に得ることができ
る。
している銅線３３を引き出すことにより、一つのレーザ
ーだけを用いて高速の銅蒸気を連続的に得ることができ
る。
【００４０】なお、励起対象が準安定準位を持たない金
属例えばＢｅのような金属の場合、準安定準位に励起さ
れやすい金属例えばＴｉを励起対象の金属すなわちＢｅ
とともに蒸発させ、励起されやすい金属例えばＴｉの準
安定準位から基底準位への緩和により生じた運動エネル
ギーを用いて励起対象の金属すなわちＢｅの原子を加速
することも可能である。
属例えばＢｅのような金属の場合、準安定準位に励起さ
れやすい金属例えばＴｉを励起対象の金属すなわちＢｅ
とともに蒸発させ、励起されやすい金属例えばＴｉの準
安定準位から基底準位への緩和により生じた運動エネル
ギーを用いて励起対象の金属すなわちＢｅの原子を加速
することも可能である。
【００４１】また、レーザー光源を金属の蒸発エネルギ
ー源と準安定準位への励起源とに兼用してもよい。この
場合は、レーザーの波長を金属原子の吸収波長にチュー
ニングして照射し、金属を蒸発させるとともに準安定準
位に励起させ、真空中に向かって膨張させることになる
。
ー源と準安定準位への励起源とに兼用してもよい。この
場合は、レーザーの波長を金属原子の吸収波長にチュー
ニングして照射し、金属を蒸発させるとともに準安定準
位に励起させ、真空中に向かって膨張させることになる
。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、金属原子を励起した後
に断熱膨張させ蒸発金属原子を加速するので、中性原子
の金属蒸気をイオン化することなくそのまま加速できる
。
に断熱膨張させ蒸発金属原子を加速するので、中性原子
の金属蒸気をイオン化することなくそのまま加速できる
。
【００４３】したがって、イオン化した蒸気を中性原子
に戻す操作は不要である。
に戻す操作は不要である。
【００４４】また、イオン化した蒸気を用いないから、
真空蒸着において蒸着すべき基板に電子欠陥が生ずるこ
とがない。
真空蒸着において蒸着すべき基板に電子欠陥が生ずるこ
とがない。
【００４５】さらに、チャージアップも発生しない。
【図１】本発明による高速金属蒸気発生装置を採用した
真空蒸着装置の一実施例の構造を模式的に示す図である
。
真空蒸着装置の一実施例の構造を模式的に示す図である
。
【図２】銅とチタンの準安定準位を示す図である。
【図３】ヒータ加熱により発生させた銀蒸気を電子ビー
ムにより高速化する本発明の一実施例の構造を模式的に
示す図である。
ムにより高速化する本発明の一実施例の構造を模式的に
示す図である。
【図４】一つのレーザーだけを用いて高速の銅蒸気を連
続的に得る本発明の一実施例の構造を模式的に示す図で
ある。
続的に得る本発明の一実施例の構造を模式的に示す図で
ある。
１ 真空容器
２ 電子銃
３ るつぼ
４ チタン
５ 電子ビーム
６ コイル
７ チタン蒸気
８ レーザー発生装置
９ レーザー光
１０ 透過窓
１１ 希ガス導入口
１２ アルゴンボンベ
１３ 希ガス排出口
１４ ターボ分子ポンプ
１５ 真空ポンプ
１６ 蒸着板支持具
１７ 蒸着板
２１ セル
２２ ヒータ
２３ 銀
２４ 銀蒸気
２５ ピンホール
２６ 電子銃
２７ 電子ビーム
２８ 分子流
３１ 真空容器
３２ ドラム
３３ 銅線
３４ 真空ポンプ
３５ ロール
３６ 支持具
３７ レーザー発生装置
３８ レーザー光
３９ レンズ
４０ 透過窓
４１ アルゴンボンベ
４２ 排出ポンプ
Claims (8)
- 【請求項１】 ひとつのエネルギー源からのエネルギ
ーにより蒸発させた金属蒸気の加速方法において、前記
金属蒸気の蒸発面近傍の金属原子を別のエネルギー源か
らのエネルギーにより準安定準位に励起し、真空中に向
かって膨張させて加速することを特徴とする中性金属蒸
気の加速方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の金属蒸気の加速方法
において、前記金属蒸気の蒸発面近傍の原子の吸収波長
にチューニングしたレーザー光を前記金属蒸気に照射し
て前記金属原子を前記準安定準位に励起し、真空中に向
かって膨張させて加速することを特徴とする中性金属蒸
気の加速方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の金属蒸気の加速方法
において、前記金属蒸気の蒸発面近傍の金属原子に電子
ビームを照射して前記金属原子を前記準安定準位に励起
し、真空中に向かって膨張させて加速することを特徴と
する中性金属蒸気の加速方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか一項に記
載の金属蒸気の加速方法において、加速対象の金属とと
もに準安定準位に励起されやすい金属を蒸発させ、前記
励起されやすい金属の準安定準位から基底準位への緩和
により生じた運動エネルギーを用いて前記加速対象の金
属原子を加速することを特徴とする中性金属蒸気の加速
方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか一項に記
載の金属蒸気の加速方法において、前記ひとつのエネル
ギー源からの電子ビームにより金属を加熱して蒸発させ
、前記電子ビームの着点位置に前記金属原子を準安定準
位に励起する励起エネルギーを与えることを特徴とする
中性金属蒸気の加速方法。 - 【請求項６】 レーザーの波長を金属原子の吸収波長
にチューニングして照射し、前記金属原子を蒸発させる
とともに準安定準位に励起し、真空中に向かって膨張さ
せて加速することを特徴とする中性金属蒸気の加速方法
。 - 【請求項７】 真空容器内で金属の蒸発源に電子ビー
ムを照射して蒸発させる装置において、前記金属原子の
吸収波長に相当するレーザーを発生する装置と、前記レ
ーザーを真空容器に導くビューイングポートと、前記レ
ーザーを電子ビームの着点位置に導く光学系とを備えた
とを特徴とする中性高速金属蒸気発生装置。 - 【請求項８】 請求項７に記載の高速金属蒸気発生装
置において、前記ビューイングポートの内側に希ガスを
導入する系を設けたことを特徴とする中性高速金属蒸気
発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11614191A JPH04346656A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 金属蒸気の加速方法および高速金属蒸気発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11614191A JPH04346656A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 金属蒸気の加速方法および高速金属蒸気発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04346656A true JPH04346656A (ja) | 1992-12-02 |
Family
ID=14679761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11614191A Pending JPH04346656A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 金属蒸気の加速方法および高速金属蒸気発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04346656A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006291328A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Hamamatsu Photonics Kk | 電子線補助照射レーザアブレーション成膜装置 |
| JP2007197827A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-08-09 | Hamamatsu Photonics Kk | 回転ターゲット式電子線補助照射レーザアブレーション成膜装置及び回転ターゲット式電子線照射成膜装置 |
| JP2008138250A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Toppan Printing Co Ltd | 真空蒸着装置および真空蒸着方法 |
| WO2012108363A1 (ja) * | 2011-02-10 | 2012-08-16 | シャープ株式会社 | 坩堝、蒸着装置、蒸着方法、有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法 |
| US8828626B2 (en) | 2010-07-27 | 2014-09-09 | Asahi Glass Company, Limited | Substrate with reflective layer for EUV lithography and reflective mask blank for EUV lithography |
-
1991
- 1991-05-21 JP JP11614191A patent/JPH04346656A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006291328A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Hamamatsu Photonics Kk | 電子線補助照射レーザアブレーション成膜装置 |
| JP4584008B2 (ja) * | 2005-04-14 | 2010-11-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | 電子線補助照射レーザアブレーション成膜装置 |
| JP2007197827A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-08-09 | Hamamatsu Photonics Kk | 回転ターゲット式電子線補助照射レーザアブレーション成膜装置及び回転ターゲット式電子線照射成膜装置 |
| JP2008138250A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Toppan Printing Co Ltd | 真空蒸着装置および真空蒸着方法 |
| US8828626B2 (en) | 2010-07-27 | 2014-09-09 | Asahi Glass Company, Limited | Substrate with reflective layer for EUV lithography and reflective mask blank for EUV lithography |
| WO2012108363A1 (ja) * | 2011-02-10 | 2012-08-16 | シャープ株式会社 | 坩堝、蒸着装置、蒸着方法、有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法 |
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