JPH0510424B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は化合物薄膜蒸着装置、特にクラスタイ
オンビーム蒸着法により、高品質の化合物薄膜を
形成する蒸着装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のクラスタイオンビーム蒸着装置として、
（社）電子通信学会電子装置研究会資料：ED79−
44、p.1〜p.8、1979年７月27日、に開示されたも
のがある。第２図はこのような従来のクラスタイ
オンビーム蒸着法による化合物薄膜蒸着装置を模
式的に示す断面説明図である。

図において、１は真空槽９を所定の真空度に排
気して保持する真空排気装置、２は例えば酸素等
の反応性ガスのガスボンベ、３は反応性ガスを真
空槽９に導入するためのリークバルブである。ま
た、４はノズル４０を有する密閉型のるつぼで、
内部には基板８に蒸着しようとする物質１０例え
ば亜鉛等が装填されている。５はるつぼ４の加熱
用フイラメント、１７はイオン化用フイラメント
である。２２は基板８に蒸着しようとする物質１
０の蒸気を真空槽９に噴出して、物質１０のクラ
スタビームを生成する蒸気発生源で、るつぼ４及
びるつぼ加熱用フイラメント５よりなる。２０は
クラスタをイオン化するイオン化手段で、イオン
化用フイラメント１７及びグリツド１８よりな
る。

イオン化用フイラメント１７は電流により2000
℃位に熱せられ、ここから放出される電子１９は
グリツド１８により加速されノズル４０より出射
してきたクラスタ１３を衝撃してその一部をイオ
ン化してクラスタイオン１２を生成する。７はク
ラスタイオン１２を加速し、基板８の表面に衝突
させるイオンの加速電極である。そして、１４及
び２１は熱シールド板である。

次に動作について説明する。真空排気装置１に
より真空槽９内が10^-6Torr台の真空度になるま
で排気したのち、リークバルブ３を開いて反応性
ガス（ここでは酸素）を導入する。次いで、ルツ
ボ４内の蒸気圧が数Torrになる温度（物質１０
がZnの場合500℃位）まで、るつぼ加熱用フイラ
メント５の加熱により放出される電子を加速して
るつぼ４に衝撃することによつて加熱すると、物
質１０は蒸気化してノズル４０から真空中に噴射
する。

この噴射した物質蒸気はノズル４０を通過する
際に断熱膨脹により凝縮し、クラスタ１３と呼ば
れる多数個原子からなる塊状粒子が形成される。
クラスタ１３はグリツド１８の内側領域が形成す
るイオン化室でイオン化用フイラメント１７から
放出される電子１９との衝突によつてイオン化さ
れてクラスタイオン１２となる。クラスタイオン
１２は加速電極７に印加された電圧による電界に
より加速をうけて高いエネルギをもつて基板８に
衝突する。なお、イオン化されない残りのクラス
タ１３はそのままの熱エネルギを持つて基板８に
衝突する。

この場合、真空槽９内には反応性ガスが存在す
るので、クラスタ１３やクラスタイオン１２の基
板８への飛行中又は衝突時に、反応性ガスとの反
応が行われ、反応生成物である目的の化合物（こ
こでは酸化亜鉛ZnO）が基板８上に蒸着して薄膜
が形成される。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のような従来の化合物薄膜蒸着装置では、
例えば反応性ガスに酸素を用いた場合、高温に熱
せられる部分すなわちるつぼが加熱用フイラメン
ト５やイオン化用フイラメント１７が酸素と反応
して、急激に消耗するという問題があつた。

本発明は上記のような問題点を解決するために
なされたもので、フイラメントのように高温に熱
せられる部分の消耗を抑える装置を提供すること
目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る化合物薄膜蒸着装置は、熱シール
ド板及び（必要に応じて）補助囲い材により、る
つぼ及びるつぼ加熱用フイラメントの配置された
領域を真空槽の他の部分から狭い〓間をおいて隔
離し、この囲つた部分を別の真空排気装置で排気
すると共に、クラスタのイオン化手段として独自
の真空排気装置を備えた電子ビーム発生装置を真
空槽に取り付け、ビーム状の加速電子を真空槽内
に出射するようにしたものである。

［作用］ 本発明においては、真空槽に取り付けた電子ビ
ーム発生装置の中にイオン化フイラメントを設け
ているが、このフイラメントやるつぼ用フイラメ
ントのように高温に熱せられる部分は反応性ガス
が導入される部分すなわち真空槽とは別室に相当
する部分に存在し、しかもそれぞれ別の真空排気
装置で排気され、いわゆる差動排気されている。
したがつて、上述のフイラメントが存在する領域
には、反応性ガスが真空槽に導入されても、ガス
が入り込む量は少ないので、この領域は高い真空
度が保たれており、フイラメントは反応性ガスと
反応しないからフイラメントの材質が変化するこ
とはない。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。第１図は本発明の一実施例を模式的に示す説
明図である。図において、２４はるつぼ４と狭い
〓間をおき、しかもるつぼ４とるつぼ加熱用フイ
ラメント５を囲むように配置された熱シールド
板、１５は補助囲い材、１６は熱シールド板２４
と補助囲い材１５で囲まれた空間を排気する真空
排気装置である。６は第２図のイオン化手段２０
の高さ位置の真空槽９の壁に設けられ独自の真空
排気装置２３を備えた電子ビーム発生装置であ
り、１１は電子ビーム発生装置６から加速されて
真空槽９内に入射したイオン化用のビーム状の電
子である。この場合、イオン化用フイラメントを
含む電子ビーム源は電子ビーム発生装置６に内蔵
されているが、その構成は周知であるので図示は
省略した。なお、図において、６，１１を除く１
〜１３は、第２図の従来例で示したものと同一又
は相当部分である。

次に、動作について説明する。蒸気発生源２２
より噴出したクラスタ１３は、電子ビーム発生装
置６より放出された電子１１によつてその一部が
イオン化されてクラスタイオン１２となる。クラ
スタイオン１２は加速電極７に印加された電圧に
より加速されて高いエネルギをもつて基板８に衝
突する。一方、イオン化されなかつたクラスタ１
２は熱エネルギのままの比較的低いエネルギをも
つて基板８に衝突する。そして、前述の従来法と
同様の作用によつて基板８上に化合物薄膜が蒸着
される。

この場合、るつぼ加熱用フイラメント５の存在
する空間は、熱シールド板２４と補助囲い材１５
により真空槽９の他の部分から囲まれ、別の真空
排気装置１６で排気されている。しかも、熱シー
ルド板２４とるつぼ４の間は狭い〓間となつてい
るため排気抵抗が大きいので、ガスボンベ２より
導入された反応性ガスがるつぼ加熱用フイラメン
ト５の存在する空間には到達しにくいので、高真
空に保たれる。したがつて、るつぼ加熱用フイラ
メント５が反応性ガスと反応して消耗しないよう
になつている。同様に、一方、電子ビーム発生装
置６も真空槽９とは別室に設けられ、別の真空排
気装置２３で排気されているので高真空に保たれ
る。そのため、電子ビーム発生装置６内の電子源
である図示しないイオン化用フイラメントは反応
性ガスと反応しないから消耗することはない。

以上のように、２つのフイラメントはいずれも
寿命が増大するから、これらのフイラメントを頻
繁に交換する必要がなくなり、操作上安定した化
合物薄膜蒸着装置が得られる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、フイラメントの
ように高温に熱せられる領域の部分が真空槽の排
気系とは別の排気系で排気されるというような、
いわゆる差動排気により排気されるので、フイラ
メントの周りの雰囲気が常に高真空に保たれる。
そのため、フイラメントがガスと反応して消耗す
ることがなくなり、寿命が長く、かつ安定した蒸
着が行える化合物薄膜蒸着装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による化合物薄膜蒸着装置の模
式説明図、第２図は従来装置の模式説明図であ
る。 図において、１，１６，２３は真空排気装置、
２はガスボンベ、３はリークバルブ、４はるつ
ぼ、５はるつぼ加熱用フイラメント、６は電子ビ
ーム発生装置、７は加速電極、８は基板、９は真
空槽、１１は電子、１２はクラスタイオン、１３
はクラスタ、１５は補助囲い材、２２は蒸気発生
源、２４は熱シールド板である。なお、図中同一
符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 所定の真空度に保持される真空槽と、この真
   空槽に設けられ基板に蒸着しようとする物質の蒸
   気を前記真空槽に噴出して前記物質のクラスタを
   生成するるつぼ及びるつぼ加熱用フイラメントか
   らなる蒸気発生源と、前記真空槽に取り付けられ
   前記クラスタをイオン化する電子を前記真空槽内
   に出射する電子ビーム発生装置と、この電子ビー
   ム発生装置を排気する真空排気装置と、イオン化
   されたクラスタイオンを加速して前記基板に衝突
   させるエネルギをイオンに付与する電圧印加用の
   加速電極と、前記真空槽内に反応性ガスを供給す
   る装置と、前記るつぼ及びるつぼ加熱用フイラメ
   ントを囲むように配置され、かつ前記るつぼと狭
   い〓間をおいて配置された熱シールド板と、この
   熱シールド板と共に前記るつぼ及びるつぼ加熱用
   フイラメントを前記真空槽の他の部分から隔離す
   る補助囲い材と、前記熱シールド板及び前記補助
   囲い材で囲われた空間を排気する真空排気装置と
   を有することを特徴とする化合物薄膜蒸着装置。