JPH062120A

JPH062120A - イオンプレーティング装置

Info

Publication number: JPH062120A
Application number: JP16470892A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Shimizu; 康司清水
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1994-01-11

Abstract

(57)【要約】【目的】プラズマ電子銃からの電子の利用効率が優れ
たイオンプレーティング装置を実現する。【構成】プラズマ電子銃９から射出口Ｅを通ってチャ
ンバー１内に導入された電子ビームは４枚の絶縁板２５
ａ〜２５ｄによってその進行方向の制限が行われる。各
絶縁板２５ａ〜２５ｄは、最初に拡散してきた電子ビー
ムが衝突するが、この電子ビームの衝突によって負に帯
電し、その後は電子ビームに対して反射板として作用す
る。従って、射出口Ｅからの電子ビームは絶縁板２５ａ
〜２５ｄによってその進行方向が制限されルツボ２（蒸
発源）上に指向される。また、ルツボ２の上部に向かう
電子ビームは、絶縁板２６ａ〜２６ｃによって反射さ
れ、ルツボ２の上部の蒸発粒子の密度の高い領域を進行
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸発した材料粒子に電
子を照射してイオン化し、イオン化粒子を基板に付着さ
せるようにしたイオンプレーティング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、従来のイオンプレーティング装
置を示しており、１は真空チャンバーである。真空チャ
ンバー１の下部には、ルツボ２が配置され、その中に被
蒸発材料３が入れられている。４はフィラメント、５は
高圧電源であり、このフィラメント４から発生した電子
ビームは、図示していない磁石により２７０°偏向さ
れ、ルツボ２中の被蒸発材料３に照射される。チャンバ
ー１の上部には、イオン化された蒸発材料が付着させら
れる基板６ａが取り付けられている基板ホルダー６ｂが
配置される。チャンバー１の側部には、ニードルバルブ
７を有した反応ガス供給管８が備えられている。更に、
チャンバー１には、プラズマ電子銃９が設けられてい
る。このプラズマ電子銃９には、ランタニウムヘキサボ
ライドの如き熱陰極１０、中間電極１１、放電電極１
２、環状直流コイル１３、ニードルバルブ１４を有した
アルゴンガス供給管１５、熱陰極電源１６、放電安定化
抵抗１７、放電電源１８、中間電極負荷抵抗１９より構
成されている。なお、基板ホルダー６ｂと接地電位の蒸
発源（ルツボ２）との間には、直流あるいは高周波電源
２０が設けられ、イオン化蒸発粒子を効率良く基板６ａ
方向に導くようにしている。また、２１はチャンバー１
内を排気するための排気ポンプに接続された排気管であ
る。

【０００３】上記した構成において、まず、チャンバー
１内部とプラズマ電子銃９の内部を１０^-5Torr以下にま
で排気する。その後、プラズマ電子銃９のアルゴンガス
供給管１５に設けられているニードルバルブ１４を徐々
に開け、アルゴンガスを電子銃９内に導入する。そし
て、熱陰極電源１６をオンにし、熱陰極電流を熱陰極定
格温度にまで徐々に増加させ、熱陰極１６から電子を放
出させる。次に、放電電源１８をオンとし、放電電圧を
中間電極１１と放電電極１２との間に印加すると、両電
極間に放電が発生し、放電電流が流れる。この放電によ
る電子がアルゴンガス分子と衝突し、アルゴンガス分子
を電離し、この電離が進行することにより電子励起のプ
ラズマＰが発生する。なお、この時のアルゴンガスの流
量と放電電圧とは、パッションの法則に従った放電が開
始される値に調整される。また、プラズマ電子銃９内で
発生したプラズマＰは、環状の直流コイル１３による磁
場により発散が防止され、中心方向に集束される。

【０００４】このプラズマＰ中で生成した電子は、直進
し、真空チャンバー１の内部に向け加速される。なお、
図示していないが、放電電極１２とチャンバー１との間
には加速電極が設けられ、プラズマＰ中の電子を効率良
く引き出すようにしている。真空チャンバー１内では、
フィラメント４を加熱させて電子を放出させ、ルツボ２
中の被蒸発材料３に電子が照射されている。材料３は電
子の照射によって加熱され、蒸発させられる。この蒸発
した材料は、真空チャンバー１内でプラズマ電子銃９か
らの電子と衝突し、イオン化，活性化されプラズマが生
成される。このプラズマ中のイオン化された材料は、基
板６ａに引き寄せられて該基板６ａに付着しイオンプレ
ーティングが行われる。なお、ルツボ２内の材料３の蒸
発と同時に、供給管８より反応ガスを供給すれば、蒸発
材料と反応ガスとの反応に基づく物質を基板に付着させ
ることができる。例えば、蒸発物質がシリコンで、反応
ガスが酸素ガスの場合、基板には、二酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ₂）がイオンプレーティングされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したイオンプレー
ティング装置で、チャンバー１内の蒸発粒子分布は、蒸
発源（ルツボ２）上部近傍が大きく、ルツボから離れる
にしたがって粒子分布は薄くなる。一方、プラズマ電子
銃９から発生し、真空チャンバー１内に向かい加速され
た電子は、チャンバーの材質の違いやルツボの位置によ
りチャンバー１内で拡散されたり偏向されたりして、必
ずしも蒸発した粒子と効率良く衝突せず、電子のかなり
の量はルツボ２の上部から外れたりそのまま直進し、真
空チャンバー１の側壁に衝突し消滅してしまう。このた
め、上記装置は、プラズマ電子銃からの電子の利用効率
が悪い欠点を有している。

【０００６】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、プラズマ電子銃からの電子の利用
効率が優れたイオンプレーティング装置を実現するにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に基づくイオンプ
レーティング装置は、チャンバーと、チャンバー内に設
けられた蒸発源と、蒸発源から蒸発した粒子が付着され
る基板と、チャンバーの側部に設けられ、チャンバー内
の蒸発粒子をイオン化するための電子ビームを発生する
プラズマ電子銃と、チャンバー内に設けられ、プラズマ
電子銃からの電子ビームの進行方向を制御するための絶
縁板とを備えたことを特徴としている。

【０００８】

【作用】本発明に基づくイオンプレーティング装置は、
絶縁板を設け、帯電した絶縁板によりプラズマ電子銃か
らの電子ビームを効率良く蒸発源上に導く。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図２は、本発明に基づくイオンプレーティ
ング装置を示しており、図１の従来装置と同一部分は同
一番号が付されている。この実施例と図１の従来装置と
の相違点は、チャンバー１内のプラズマ電子銃９からの
電子ビームの射出口Ｅ近傍に、４枚の石英ガラスで形成
された絶縁板２５ａ〜２５ｄを設け、また、蒸発源であ
るルツボ２の上部に石英ガラスで形成された４枚の絶縁
板２６ａ〜２６ｄを設けた点である。さらに、この実施
例では、ルツボ２上部を通過した電子ビームを反射させ
るための石英ガラス製の絶縁板２７が設けられている。
４枚の絶縁板２５ａ〜２５ｄは、図２のＡ方向からの矢
示図である図３に示すように、電子銃９からの射出口Ｅ
を囲むように設けられており、各絶縁板は射出口Ｅに近
い端部を基点として回転でき、その開口角度が変えられ
るように構成されている。また、４枚の絶縁板２６ａ〜
２６ｄは、図２のＢ方向からの矢示図である図４に示す
ように、ルツボ２とフィラメント４からの電子線の取り
出しのための開口部Ｏを除いた周囲に設けられている。
なお、２８はフィラメント４からの電子を２７０°偏向
するための磁石のポールピースである。このような構成
の動作を以下説明する。

【００１０】図１に基づく従来装置で説明したように、
プラズマ電子銃９から電子ビームが発生され、射出口Ｅ
を通ってチャンバー１内に導入される。まず、電子ビー
ムは射出口Ｅの近傍に配置された４枚の絶縁板２５ａ〜
２５ｄによってその進行方向の制限が行われる。各絶縁
板２５ａ〜２５ｄは、最初に拡散してきた電子ビームが
衝突するが、この電子ビームの衝突によって負に帯電
し、その後は電子ビームに対して反射板として作用す
る。従って、射出口Ｅからの電子ビームは絶縁板２５ａ
〜２５ｄによってその進行方向が制限されルツボ２（蒸
発源）上に指向される。この結果、従来、鉄製のチャン
バーを使用した場合、電子ビームはチャンバー内に入っ
た途端に拡散したが、この絶縁板２５ａ〜２５ｄにより
その拡散は防止され、電子ビームはルツボ２の上部に効
率良く導かれることになる。

【００１１】また、ルツボ２の上部に向かう電子ビーム
は、フィラメント４からの電子線を２７０°偏向するた
めの磁場の影響を受け、図２において下の方向に偏向を
受けたり、あるいは、ルツボ２の上部から離れる方向に
曲げられるが、それらの電子ビームは、絶縁板２６ａ〜
２６ｃによって反射され、ルツボ２の上部の蒸発粒子の
密度の高い領域を進行することになる。更に、ルツボ２
の上部を通過した電子ビームは、絶縁板２６ｄや絶縁板
２７によって反射され、再びルツボ２の上部に向かうよ
うになるので、ルツボ２の上部で非常に高い確率で電子
ビームと蒸発粒子が衝突し、イオン化効率を極めて高く
することができる。なお、絶縁板２６ｄと２７は、回転
できるように構成されており、反射角度をイオン化効率
がより高くなるように調整することができる。

【００１２】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこの実施例に限定されない。例えば、各絶縁板を平板
状のものではなく、円筒状や曲面板としても良い。ま
た、絶縁板に永久磁石を取り付け、集束・偏向・反射の
作用を補足するように構成しても良い。更に、絶縁板は
石英ガラスに限定されず、他の絶縁物質を用いることが
できる。

【００１３】なお、上記した実施例でルツボ２上を直進
してきた電子ビームを反射させるために絶縁板２７を設
けたが、絶縁板２７に代えて電磁石を配置しても良い。
図５はこの電磁石の一例を示しており、３０はリング状
の純鉄、３１はコイルである。コイル３１に励磁電流を
流すことによって磁場Ｂを発生させる。この磁場Ｂは、
電子ビームの進行方向（図５の紙面に垂直な方向）に対
して垂直、すなわち、図２における紙面に垂直に上から
下に発生しており、電子ビームはこの磁場Ｂによりフレ
ミングの左手の法則に基づいて偏向される。この結果、
ルツボ上を通過した電子ビームは磁場Ｂによって偏向を
受け、再度チャンバー１の中心方向に戻されて蒸発粒子
との衝突に寄与することから、電子ビームの利用効率が
向上する。なお、純鉄３０とコイル３１から成る電磁石
は、石英ガラスカバー３２によって覆われており、フロ
ーティング状態とされている。また、全体が高温となら
ないように水冷されている。図６は電磁石の他の例であ
り、一対のリング状のコイル３３，３４が配置され、磁
場Ｂを形成するようにしている。この実施例でも各コイ
ルは石英ガラスカバー３５によって覆われている。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づくイ
オンプレーティング装置は、絶縁板を設け、帯電した絶
縁板によりプラズマ電子銃からの電子ビームを効率良く
蒸発源上に導くように構成したので、チャンバーの材質
や蒸発源の位置（磁場の向き）に関係なく電子ビームを
蒸発源上部に集束できる。その結果、プラズマ電子銃か
らの電子の利用効率を極めて高くすることができ、プラ
ズマの生成効率が向上し、高密度で均一な分布のプラズ
マを形成することができるので、高密度のイオンプレー
ティングを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のイオンプレーティング装置を示す図であ
る。

【図２】本発明に基づくイオンプレーティング装置の一
実施例を示す図である。

【図３】図２のＡ矢示図である。

【図４】図２のＢ矢示図である。

【図５】磁場によって電子ビームを偏向するようにした
実施例における電磁石の構造を示す図である。

【図６】磁場によって電子ビームを偏向するようにした
実施例における電磁石の構造を示す図である。

【符号の説明】

１真空チャンバー２ルツボ３被蒸発材料４フィラメント６ａ基板８反応ガス供給管９プラズマ電子銃２０電源２５，２６，２７絶縁板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チャンバーと、チャンバー内に設けられ
た蒸発源と、蒸発源から蒸発した粒子が付着される基板
と、チャンバーの側部に設けられ、チャンバー内の蒸発
粒子をイオン化するための電子ビームを発生するプラズ
マ電子銃と、チャンバー内に設けられ、プラズマ電子銃
からの電子ビームの進行方向を制御するための絶縁板と
を備えたイオンプレーティング装置。
【請求項２】絶縁板は、チャンバー内のプラズマ電子
銃からの電子ビームの射出口近傍に設けられ、射出口か
らの電子ビームの方向を制御する請求項１記載のイオン
プレーティング装置。
【請求項３】蒸発源は電子銃と、電子銃からの電子線
を回転させてルツボ内の被蒸発物質に照射するための磁
石とからなり、電子銃とルツボとを囲むように絶縁板が
設けられている請求項１記載のイオンプレーティング装
置。