JPH04365855A - イオンプレーティング装置 - 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】本発明は、真空室の側壁に電子銃
を備えた形式のイオンプレーティング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子銃を真空室の側壁からその室内に突
出させて配置した形式のイオンプレーティング装置は、
従来より例えば特公昭５１−２０１７０号公報や特開昭
６１−２５７４７１号公報等に於いて公知である。その
１例を示せば図１の如くであり、真空室ａ内の上方に基
板ｂを設け、該真空室ａの下方に該基板ｂと対向するる
つぼｃを配置し、該真空室ａの側方に電子ビームｄを射
出する電子銃ｅが設けられ、該電子銃ｅから射出した電
子ビームｄは電子銃ｅの周囲とるつぼｃの周囲に夫々設
けられた電磁コイルｆ，ｇによりるつぼｃへと誘導され
る。ｈはガス導入口、ｉは蒸発物、ｊは電極である。

【０００３】この種の装置に於いては、電子銃ｅで発生
した低電圧大電流（例えば５０Ｖ、１０００Ａ）の電子
ビームｄを、電磁コイルｆ，ｇにて発生させた磁場によ
ってるつぼｃへ偏向かつ収束させ、該電子ビームｄがる
つぼｃ内の金属を溶解・蒸発させると同時に蒸発物のイ
オン化を促進する作用を営み、これによれば、イオン化
率が高いために基板ｂに膜の密着性が良く、しかも真空
中にガス導入口ｈを介して導入した反応性ガスと蒸発物
との反応性が極めて高く、化合物膜を形成し易い利点が
ある。

【０００４】また、電子銃の中間部を直角に屈曲させて
その銃口を蒸発物の直上に配置し、該電子銃を横方向へ
移動自在にし、その移動により蒸発物に当る電子ビーム
の位置を変化させるようにしたものが、特開昭５８−１
５３７７８号に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した電子銃ｅの周
囲とるつぼｃの周囲に電磁コイルｆ，ｇを設けた従来の
ものは、電子ビームの特性が低電圧大電流であるために
、磁場による電子ビームの偏向及び集束の制御が難しく
、イオンプレーティング中にビーム照射位置を外部操作
によって変化させることは困難であった。したがって、
ビーム照射位置がるつぼの中心位置から外れた場合も修
正が出来ないため、均一な蒸着膜を得ることは困難であ
った。また、ビーム照射位置が外れたまま使用すること
によって、グラファイトのるつぼの寿命を低下させてし
まうことがしばしば発生していた。また、上記の蒸発物
の直上に銃口を直角に屈曲させた電子銃を横方向へ移動
させて電子ビームの照射位置を可変としたものは、電子
ビームを集束させるために電磁コイルは必要がなく、そ
れ故、電子ビームの照射状態は安定でるつぼ内への電子
ビームの集束性は高いが、電子銃がるつぼからの蒸発物
及びイオンに直接さらされるため、電子銃を真空室の側
方に配置した場合と比較して電子銃の寿命が極めて短く
なる欠点がある。

【０００６】本発明は、側方に設けた電子銃からの電子
ビームの偏向及び集束を容易かつ確実に行なえ、外部操
作により電子ビーム照射位置を容易に変更できるイオン
プレーティング装置を提供することを目的とするもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、真空室内の
上方に基板を設け、該真空室の下方に該基板と対向する
るつぼを配置すると共に該真空室の側方に電子ビームを
射出する電子銃を配置し、該るつぼと電子銃の周囲に夫
々該電子銃から射出した電子ビームをるつぼへ偏向させ
る電磁コイルを設けたイオンプレーティング装置に於い
て、該電子銃とその銃口の近傍の電磁コイルを同時に水
平方向と鉛直方向とに揺動自在に設けることにより、上
記の目的を達成するようにした。

【０００８】

【作用】電子銃から射出された電子ビームは、その周囲
とるつぼの周囲に設けられた電磁コイルにより誘導され
てるつぼ内に入射するが、電子ビームの照射位置が、低
電圧大電流の特性のため、電子ビーム自身の自己磁場、
或いはるつぼ内で蒸発物がクラウン状態になったこと、
等が原因で所定の位置からずれた場合、電子銃を外部か
ら鉛直方向、水平方向に操作すると、電子ビームの照射
位置を所定の位置へ修正できる。これによって、るつぼ
の蒸発物を効率良く蒸発させ、基板に形成される膜厚の
分布を均一にし、るつぼに電子ビームが照射されてその
寿命が短くなることの不都合がなくなる。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図２のイオンプレーティン
グ装置に基づき説明すると、同図に於いて、符号１は真
空ポンプに接続される排気口２を備えた真空室を示し、
該真空室１内の上方には適当な手段により保持されて基
板３が設けられ、該基板３と対向する下方の位置には金
属等の蒸発物４を収めたるつぼ５が設けられる。また該
真空室１の側壁には、電極６からの通電で作動するホロ
ーカソード電子銃等の電子銃７と反応性ガス等を真空室
内へ導入するためのガス導入口８が設けられる。

【００１０】こうした構成は従来のイオンプレーティン
グ装置も備えるところであり、該るつぼ５の周囲と電子
銃７の周囲に夫々電磁コイル９、１０を設けて該電子銃
７から射出される電子ビーム１１をるつぼ５へ誘導する
ことも従来のものと同様であるが、本発明のものでは、
該電子銃７及びその周囲の電磁コイル１０を、同時に鉛
直方向と水平方向即ち図面の上下方向と図面の紙面に垂
直な方向とに揺動自在に設けたもので、図示の例では、
真空室１にベローズジョイント１２を介して取り付けた
基台１３に該電子銃７とその周囲の電磁コイル１０とを
固定し、該基台１３を角度調整機構１４により鉛直方向
と水平方向に該電子銃７と電磁コイル１０が一体となっ
て揺動できるようにした。１５はるつぼ５と基板３との
間のイオン化空間１６に設けた基板３へ向かうイオンの
流れを制御する電磁コイルである。

【００１１】該電子銃７から射出された電子ビーム１１
は、電磁コイル９、１０によりるつぼ５へと誘導され、
該るつぼ５の内部の蒸発物４が加熱溶解されて蒸発し、
イオン化される。発生した蒸気及びイオンは基板３に到
達すると同時にガス導入口８から導入された反応性ガス
と反応し、基板３上に化合物被膜が形成される。こうし
たイオンプレーティングの成膜過程に於いて、電子やイ
オンの荷電粒子は、磁力線に沿って流れることは知られ
ており、本発明の場合、角度調整機構１４を操作して電
子銃７及び電磁コイル１０を揺動させると磁力線は図３
、図４に示す如く移動し、これに伴なって電子ビームの
軌道が変化する。これを更に説明すると、図３は電子銃
７及び電磁コイル１０を鉛直方向へ揺動させた状態を示
し、電子銃７及び電磁コイル１０の軸線には符号１６、
１７、１８が付されており、軸線１６は鉛直方向への揺
動角が０°の時、軸線１７はその揺動角が＋方向の時、
そして軸線１８は揺動角が−の時を表わす。軸線１６の
時には、電子ビーム１１の軌道は磁力線１９に沿い、軸
線１７の時の電子ビーム１１の軌道は磁力線２０に沿い
、磁力線１９の時よりも＋方向に移行し、電子ビーム１
１の飛距離は長くなる。更に軸線１８へ電子銃７等を揺
動した場合、電子ビーム１１の軌道は磁力線２１に沿い
、磁力線１９の時よりも−方向に移行し、電子ビーム１
１の飛距離は短くなる。図４は電子銃７及び電磁コイル
１０を水平方向へ揺動させた状態を示し、電子銃７及び
電磁コイル１０の軸線には符号２２、２３、２４が付さ
れており、軸線２２は水平方向への揺動角が０°の時、
軸線２３はその揺動角が＋方向の時、そして軸線２４は
揺動角が−の時を表わす。軸線２２の時には、電子ビー
ム１１の軌道は磁力線２５に沿い、軸線２３の時の電子
ビーム１１の軌道は磁力線２６に沿い、磁力線２５の時
よりも＋方向に移行し、電子ビーム１１は電子銃７から
見て右方向へ飛ぶ。更に軸線２４へ電子銃７等を揺動し
た場合、電子ビーム１１の軌道は磁力線２７に沿い、磁
力線２５の時よりも−方向に移行し、電子ビーム１１は
電子銃７から見て左の方へ飛ぶ。

【００１２】更にその具体的な実施例を説明すると、装
置の配置を図５に示した構成とすると共にその諸元を次
表１の通りに設定し、電子銃７及び電磁コイル１０を前
記軸線１６の状態として電子ビーム１１を発した場合、
るつぼ５上では図６の符号２８で示すように約８０ｍｍ
×１２０ｍｍの楕円形の照射面になる。電子銃７及び電
磁コイル１０の軸線を＋２°だけ鉛直方向上方へ揺動さ
せた時、即ち前記軸線１７の状態の時には、電子ビーム
１１のるつぼ５上の照射面は符号２９で示した点線の領
域となり、具体的には２０ｍｍだけ符号２８の位置から
移動し、電子銃７から遠ざかる位置へ移動する。また、
該軸線を−２°だけ鉛直方向下方へ揺動させた時、即ち
前記軸線１８の状態とした時には、該照射面は符号３０
で示した電子銃７に近付く位置へ移動し、その移動距離
は符号２８の位置から２０ｍｍである。また図６に示す
水平面上にて＋２°だけ軸線を揺動させた時、即ち前記
軸線２３の状態とした時は、電子ビーム１１のるつぼ５
上の照射面は符号２８に示す位置から４０ｍｍだけ＋方
向、即ち電子銃７から見て右方向へ移動した符号３１の
位置となり、更に水平面上にて−２°だけ軸線を揺動し
たとき、即ち前記軸線２４の状態とした時は、その照射
面は符号２８に示す位置から４０ｍｍだけ−方向、即ち
電子銃７から見て左方向へ移動した符号３２の位置にな
る。

【００１３】

【表１】 図５に示す構成と表１の諸元で、５００ｍｍ×５００ｍ
ｍの基板３上にＴｉＮ膜を成膜した場合、電子銃７と電
磁コイル１０の角度調整を行なわないと図７の右側の（
ｂ）に示すように、膜厚分布が不均一になるが、本発明
の装置により角度調整を行なうと、膜厚分布は図７の左
側の（ａ）に示すように均一になった。角度調整を行な
わない場合、電子ビームが低電圧大電流（７０Ｖ×１５
００Ａ）の特性のため、或いはビーム自身の自己磁場や
るつぼ内の蒸発物がクラウン状に突起することの影響で
電子銃の方向から見て左手前に落ち、図７の（ｂ）のよ
うな膜厚分布になるが、角度調整機構１４により鉛直方
向に＋２°、水平方向に＋２°同時に傾動させてビーム
をるつぼ５の略中央に移動させると、膜厚分布は図７の
（ａ）のように略良好なものとなった。尚、この具体的
実施例では電子銃７としてホローカソード電子銃を使用
したが、これの代わりに高電圧小電流のピアス型Ｅ／Ｂ
ガンを用いてもよい。但し、その場合、イオン化率が低
いため、別にイオン化電極を設ける必要がある。

【００１４】

【発明の効果】以上のように本発明に於いては、真空室
の側方に電子銃を配置した形式のイオンプレーティング
装置の真空室の側方に配置された電子銃とその銃口の近
傍の電磁コイルを同時に水平方向と鉛直方向とに揺動自
在に設けたので、イオンプレーティング中に該電子銃と
電磁コイルとを揺動して低電圧大電流の電子ビームを自
在に偏向及び集束制御することが出来、るつぼ中心への
電子ビームの集束性を向上させ得るので均一な蒸着膜を
形成出来、るつぼの寿命を低下させることもなく、また
、電子銃がるつぼからの蒸発物やイオンに直接さらされ
ることもないので電子銃の寿命も長くなる等の効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　従来の真空室の側方に電子銃を配置した形
式のイオンプレーティング装置の截断側面図

【図２】　
　本発明の実施例の截断側面図

【図３】　　本発明の実
施例に於ける電子ビームの軌道を示す側面図

【図４】　　本発明の実施例に於ける電子ビームの軌道
を示す平面図

【図５】　　本発明の具体的実施例の説明図

【図６】　
　本発明の具体的実施例に於ける電子ビーム照射位置を
示す平面図

【図７】　　本発明の具体的実施例による膜厚分布の線
図

【符号の説明】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　真空室内の上方に基板を設け、該真空
   室の下方に該基板と対向するるつぼを配置すると共に該
   真空室の側方に電子ビームを射出する電子銃を配置し、
   該るつぼと電子銃の周囲に夫々該電子銃から射出した電
   子ビームをるつぼへ偏向させる電磁コイルを設けたイオ
   ンプレーティング装置に於いて、該電子銃とその銃口の
   近傍の電磁コイルを同時に水平方向と鉛直方向とに揺動
   自在に設けたことを特徴とするイオンプレーティング装
   置。
2. 【請求項２】　　上記電子銃とその銃口の近傍の電磁コ
   イルを一つの基台に取付け、該基台をベローズジョイン
   トを介して真空室に取付け、該基台にこれを鉛直方向と
   水平方向に揺動させる角度調整機構を設けたことを特徴
   とする請求項１に記載のイオンプレーティング装置。