JPH0483868A - 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、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、絶縁膜なとの高品質な薄膜
テハイスかＩＣＢ法により形成されている。

第２図は例えば特公昭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構成図であり、
図において（１）は所定の真空度に保持された真空槽、
（２）はこの真空槽（１）を真空状態に排気する真空排
気系、（３）は真空槽（１）内に置かれた密閉型のルツ
ボ、（４）はこのルツボ（３）の上部に設けられた少な
くとも一つのノズル、（５）はルツボ（３）内に充填さ
れた蒸着物質、（６）はルツボ（３）を加熱する加熱用
フィラメント、（７）はこの加熱用フィラメント（６）
からの熱を遮る熱シールド板、（８）はルツボ（３）上
部に設けられたノズル（４）から蒸着物質を噴出させて
形成されたクラスター（塊状原子集団）　、（９）はル
ツボ（３）、加熱用フィラメント（６）および熱シール
ド板（７）により構成された蒸気発生源である。

（ｌＯ）は電子ビームを放出するイオン化フィラメント
、（【ｌ）はこのイオン化フィラメント（１ｏ）から電
子を引き出し加速する電子ビーム引出電極、（１２）は
イオン化フィラメント（１ｏ）の熱を遮る熱／−ルド板
、（１３）はイオン化フィラメント（ｉｏ）、電子ビー
ム引出電極（Ｈ）および熱／−ルト板（Ｉ２）により構
成されたイオン化手段である。（Ｉ４）はこのイオン化
手段（１３）によってイオン化されたイオン化クラスタ
ー、（１５ａ）および（１５ｂ）はこのイオン化クラス
ター（１４）を電界で加速し、運動工不ルキーを付与す
る加速手段である加速電極とアース電極である。（１６
）はその表面に薄膜が形成される基板である。

（１７）は加熱用フィラメント（６）を加熱する第一交
流電源、（１８）はルツボ（３）の電位を加熱用フィラ
メント（６）に対して正にバイアスする第一直流電源、
（１９）はイオン化フィラメント（１０）を加熱する第
二交流電源、（２０）はイオン化フィラメント（１０）
を電子ビーム引出電極（１１）に対して負にバイアスす
る第二直流電源、（２１）はルツボ（３）、電子ビーム
引出電極（１１）および加速ｍ１（１５ａ）　’：ニア
−スミ（＋５ｂ）に対して正にバイアスする第三直流電
源、（２２）は第一交流電源（１７）、第一直流電源（
１８）、第二交流電源（１９）、第二直流電源（２０）
および第三直流電源（２１）を収納する電源装置である
。

従来の薄膜形成装置は上述したように構成され、真空槽
（１）をｔｏ−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。加熱用フィラメント（
６）から放出される電子を第一直流電源（１８）で印加
される電界によって引き出し、この引き出された電子を
ルツボ（３）に衝突させ、ルツボ（３）内の蒸気圧か数
Ｔｏｒｒになる温度まで加熱する。この加熱によって、
ルツボ（３）内の蒸着物質（５）は蒸発し、ノズル（４
）から真空槽（１）中に噴射される。この蒸着物質（５
）の蒸気は、ノズル（４）を通過する際、断熱膨張によ
り加速冷却されて凝縮し、クラスター（８）と呼ばれる
塊状電子集団を形成する。このクラスター（８）は、イ
オン化フィラメント（１０）から放出される電子ビーム
によって一部がイオン化されることにより、イオン化ク
ラスタ（１４）、：なる。このイオン化クラスター（１
４）は、イオン化されていない中性のクラスター（８）
と共にアース電極（１５ｂ）で印加される電界により加
速され、基板（１６）表面に衝突して薄膜か形成される
。

なお、電源装置（２２）内の各直流電源の機能は次の通
りである。第一直流電源（１８）は、第一交流電源（Ｉ
７）によって加熱された加熱用フィラメント（６）から
放出された熱電子をルツボに衝突させる。

第二面、を電源（２ｏ）は、電子ビーム引出電極（１１
）に対して第二交流電源（１９）で加熱されたイオン化
フィラメント（１０）を負にバイアスし、イオン化フィ
ラメント（１０）から放出された熱電子を電子ビーム引
出電極（１］）内部に引き出す。第三直流電極（２１）
は、アース電位にあるアース電極（２５ｂ）に対してル
ツボ（３）、電子ビーム引出電極（工１）および加速電
極（１５ａ）を正にバイアスし、加速電極（１５ａ）と
アース電極（１５ｂ）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）を加速制
御する。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したような薄膜形成装置を用いたＩｃＢ法では、ル
ツボ（３）内部で加熱され蒸気化させたＨ１物質（５）
を、ルツボ（３）上部に設けた内径１〜２ｍｍ程度のノ
ズル（４）から高真空中に噴出しクラスター（８）を生
成して、これを蒸着に利用するため、他の真空葎着法か
ルツボ（３）内の友気圧か０．０１〜０、　ＩＴｏｒｒ
程度になる温度まで加熱すればよいのに比へて、ＩｃＢ
法ではルツボ（３）内の革気圧が数Ｔｏｒｒ程度になる
高温度に加熱してルツボ（３）と真空槽（１）との間の
圧力差を大きくする必要かあるため、ルツボ（３）の消
耗か激しく、寿命か短くなると（Ｘう問題点があった。

また、開孔面積を大きくすることが難しいノス゛ル（４
）を用いるため高速度化が難しく、高い蒸着速度を得る
ために更にルツボ（３）を高温に加熱すると、ますます
寿命が短くなり、また蒸気発生源（９）からの輻射熱が
大きくなりこれか基板（１６）に熱損傷を与えるという
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、高成膜速度てしかも長寿命の薄膜形成装置
を得ることを目的とする。

「課題を解決するための手段：・ この発明に係る第１の発明の薄膜形成装置は、茎気発生
源のルツボの上部外周に延長部を備えたものである。

また、第２の発明の薄膜形成装置は、ゲ気発生源および
イオン化手段を熱／−ルト板て覆ッたものである。

［作　用］ この発明においては、ルツボ内部で蒸発した云着物質の
芸気粒子か基板に向けて噴出する際、コンダクタンスか
小さくなっているので、蒸気粒子同士か相互に衝突する
確実が高くなり、クラスターの生成が促進される。

［実施例］ 以下、この発明の第１の発明および第２の発明の一実施
例を図について説明する。

第１図において、（３０）はルツボ（３）の上部に延設
された延長部である。また、（３１）は薄膜形成装置全
体のコンダクタンスを小さくするために蒸気発生源（９
）およびイオン化手段（１３）を覆う、接地された熱／
−ルト板である。

上述したように構成された薄膜形成装置においては、上
述した従来装置と同様に、真空槽（１）を１０−’Ｔｏ
ｒｒ程度の真空度になるまで真空排気系（２）によって
排気した後、加熱用フィラメント（６）によって、ルツ
ボ（３）内の蒸着物質（５）を加熱する。

この加熱によって蒸発した蒸着物質（５）の茫気粒子は
、高真空中で自由分子運動を行うか、ルツボ（３）に衝
突した蒸気粒子は再蒸発し、結局ルツボ上部から噴出す
る。この際、ルツボ外周部の延長部（３０）および熱シ
ールド板（３１）によってコンダクタンスか制限され、
蒸気粒子同士の衝突確率か高くなり、衝突した粒子はゆ
るく結合してクラスター（８）が生成される。この生成
されたクラスタ（８）の一部がイオン化手段（１３）に
よってイオン化されて、基板（１６）表面に蒸着されて
薄膜が形成される。

なお、上記実施例ではコンダクタンスを小さくするため
に、延長部（３０）および熱シールド板（３１）を同時
に実施した場合について説明したか、いずれか一方を実
施してもよい。

［発明の効果コ 以上説明したように、この発明の第１の発明および第２
の発明の薄膜形成装置によれば、断熱膨張によりクラス
ターを生成するノズルを使わすに、クラスターを生成す
るため、ルツボか大きな開孔面積を取ることか可能で、
薄膜を高速度で形成することが容易となる。また、ルツ
ボ温度か低くても高速度化か可能なため、装置の長寿命
化か実現でき、高品質な薄膜テハイスが安価に製造でき
る効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の発明および第２の発明の一実
施例による薄膜形成装置を示す側面断面図、第２図は従
来の薄膜形成装置の一例を示す側面断面図である。 図において、（１）は真空槽、（３）はルツボ、（９）
は蒸気発生源、（ｌＯ）はイオン化フィラメント、（１
３）はイオン化手段、（１４）はイオン化クラスター（
１６）は基板、 （３０）は延長部、 （３１）は熱／ ルド阪 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 砺≧ 我 道 Ｂ召 Ｗ−）１図 イ才２化手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の真空度に保持された真空槽と、この真空槽
   内に配置された基板と、この基板に対向して設けられ、
   この基板に向けて蒸着物質の蒸気を噴出して蒸着物質の
   クラスターを発生させるルツボ、このルツボを加熱する
   加熱用フィラメントおよびこの加熱用フィラメントから
   の熱を遮る熱シールド板から構成される蒸気発生源と、
   この蒸気発生源と前記基板との間に配置され、前記クラ
   スターの一部をイオン化するためのイオン化手段と、こ
   のイオン化手段によってイオン化されたクラスター並び
   にイオン化されていない蒸着物質のクラスターまたは蒸
   気を前記基板に向けて運動エネルギーを付与して衝突さ
   せるための加速手段とを備えた薄膜形成装置において、
   コンダクタンスを小さくするために前記ルツボの上部外
   周を延設した延長部を備えたことを特徴とする薄膜形成
   装置。
2. （２）所定の真空度に保持された真空槽と、この真空槽
   内に配置された基板と、この基板に対向して設けられ、
   この基板に向けて蒸着物質の蒸気を噴出して蒸着物質の
   クラスターを発生させるルツボ、このルツボを加熱する
   加熱用フィラメントおよびこの加熱用フィラメントから
   の熱を遮る熱シールド板から構成される蒸気発生源と、
   この蒸気発生源と前記基板との間に配置され、前記クラ
   スターの一部をイオン化するためのイオン化手段と、こ
   のイオン化手段によってイオン化されたクラスター並び
   にイオン化されていない蒸着物質のクラスターまたは蒸
   気を前記基板に向けて運動エネルギーを付与して衝突さ
   せるための加速手段とを備えた薄膜形成装置において、
   コンダクタンスを小さくするために前記蒸気発生源およ
   び前記イオン化手段を熱シールド板で覆ったことを特徴
   とする薄膜形成装置。