JPH0770741A

JPH0770741A - 蒸発源

Info

Publication number: JPH0770741A
Application number: JP2951494A
Authority: JP
Inventors: Hiromoto Ito; 弘基伊藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-07-02
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【目的】膜中に不純物が混入しない高純度の成膜がで
きる蒸発源を得る。【構成】ルツボ１１０を２重構造とし、内ルツボ１１
２の材料を蒸着材料１３０と同じ金属とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、基板に薄膜を形成す
る薄膜形成装置に適用され、特に真空中で高純度の薄膜
を形成するための蒸発源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３４は例えば「薄膜ハンドブック」
（昭和５８年１２月１０日オーム社発行）に示された従
来の電子ビーム加熱型蒸発源の構成を模式的に示す断面
図である。図において、１は蒸着材料２が充填されるル
ツボ、３は電子ビーム３ａを放出する加熱用フィラメン
ト、４はルツボ１の上方に配設される基板である。

【０００３】次に、動作について説明する。まず真空槽
（図示せず）内を排気系（図示せず）により排気した
後、加熱用フィラメント３に通電して加熱するととも
に、加熱用フィラメント３とルツボ１との間に直流電圧
を印加すると、加熱用フィラメント３から電子ビーム３
ａが放出される。そして、この電子ビーム３ａは一対の
対向する永久磁石（図示せず）の磁場により円弧状に曲
げられて蒸着材料２に照射され、この照射により蒸着材
料２は加熱されて蒸発し基板４に到達して薄膜が形成さ
れる。

【０００４】又、図３５は例えば「薄膜ハンドブック」
（昭和５８年１２月１０日オーム社発行）に示された従
来のルツボ型蒸発源の構成を模式的に示す断面図であ
る。図において、５は蒸着材料６が充填されるルツボ、
７はこのルツボ５の周囲に配設される加熱用フィラメン
ト、８はこれらルツボ５および加熱用フィラメント７を
覆うように配設された熱シールド板、９はルツボ５の上
方に配設される基板である。

【０００５】次に、動作について説明する。上記従来例
と同様に、まず真空槽（図示せず）内を排気系（図示せ
ず）により排気した後、加熱用フィラメント７に通電し
てルツボ５を加熱する。この加熱によりルツボ５内に充
填された蒸着材料６は蒸発し基板４に到達して薄膜が形
成される。そして、ルツボ５および加熱用フィラメント
７からの輻射熱は熱シールド板８により外部への放出が
抑えられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のルツボ型蒸発源
は以上のように構成されているので、蒸着材料６として
例えばチタンやシリコン等の反応性の高い材料を用いた
場合、溶融した材料がルツボ５の材料であるカーボンや
タングステンと反応してルツボの寿命が短くなったり、
反応して生成した不純物が膜中に混入するという問題点
があった。

【０００７】又、従来の電子ビーム加熱型蒸発源は以上
のように構成されており、電子ビーム３ａを蒸着材料２
に照射するためには１〜１０ＫＶ程度の大きな電圧（電
源）が必要となる。そして、このような大きな電圧で引
き出された電子ビーム３ａを収束させることは難しく、
蒸着材料２はルツボ１内全体で溶融してしまうため、溶
融した蒸着材料２が接触しているルツボ１の材料と化学
反応して生成された不純物が蒸着材料２の中に混入し、
この不純物が成膜中に混入して高純度の成膜ができない
という問題点があった。

【０００８】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、小型の電源でも稼働が可能で、
膜中に不純物が混入しない高純度の成膜が可能な蒸発源
を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る蒸発源はルツボを多重構造とし、内側のルツボ材料を
蒸着材料と同じ金属としたものである。

【００１０】また、この発明の請求項２の蒸発源は、ル
ツボを多重構造とし、外側のルツボに輻射放熱用の冷却
フィンを設けたものである。

【００１１】また、この発明の請求項３に係る蒸発源
は、ルツボを多重構造として、外側のルツボに導体部を
設けると共に、導体部を真空槽の外部に延長し、導体部
に正のバイアス電圧を印加するようにしたものである。

【００１２】また、この発明の請求項４に係る蒸発源
は、電子ビームを照射するフィラメントをルツボの中央
部上方に設けて電子ビームを蒸着材料に直接照射して加
熱するようにしたものである。

【００１３】また、この発明の請求項５に係る蒸発源
は、電子ビームを照射するフィラメントをルツボの中央
部上方に設け、ルツボとフィラメント間に一対の電極を
設けて電子ビームを収束させて蒸着材料に直接照射する
ようにしたものである。

【００１４】また、この発明の請求項６に係る蒸発源
は、電子ビームを照射するフィラメントをルツボの周辺
部上方に設けるとともに、フィラメントから照射された
電子ビームを収束させて蒸着材料に直接照射する電子収
束手段を設けたものである。

【００１５】また、この発明の請求項７に係る蒸発源
は、請求項６における電子収束手段をルツボとフィラメ
ント間に設けられた一対の電極としたものである。

【００１６】また、この発明の請求項８に係る蒸発源
は、請求項６における電子収束手段を上記ルツボの周囲
に設けられた磁界印加手段としたものである。

【００１７】また、この発明の請求項９に係る蒸発源
は、請求項８の磁界印加手段をフィラメントの位置近傍
からルツボの中心部に磁束を集中させるよう配置された
コイルとしたものである。

【００１８】また、この発明の請求項１０に係る蒸発源
は、請求項８の磁界印加手段をフィラメントの位置近傍
からルツボの中心部に磁束を集中させるよう配置された
永久磁石としたものである。

【００１９】また、この発明の請求項１１に係る蒸発源
は、請求項８の磁界印加手段をルツボの中央部下方から
ルツボの側部を迂回してフィラメント近傍まで設けられ
てフィラメントの位置近傍からルツボの中心部に磁束を
集中させる磁気回路としたものである。

【００２０】また、この発明の請求項１２に係る蒸発源
は、請求項１乃至請求項１１において蒸気が噴出される
ルツボ上方に蒸気を電離させるイオン化フィラメントを
備え、イオン化フィラメントから放出される電子ビーム
を螺旋運動させて蒸気中でプラズマを形成させる磁界発
生手段を備えたものである。

【００２１】また、この発明の請求項１３に係る蒸発源
は、ルツボを加熱するフィラメントをルツボの側部で上
下に分割し、分割されたフィラメントの間隔をあけてル
ツボ中央部への加熱入力を減らしたものである。

【００２２】また、この発明の請求項１４に係る蒸発源
は、ルツボを多重構造とし、蒸着材料として金属蒸着材
料を用いる場合は、内側のルツボ材料をパイロレイテッ
ク窒化ホウ素とし、外側のルツボ材料を導体としたもの
である。

【００２３】また、この発明の請求項１５に係る蒸発源
は、電子ビームを照射するフィラメントとルツボとの間
にグリッド電極を設け、グリッド電極にフィラメントに
対して正電位にバイアスするよう電圧を印加したもので
ある。

【００２４】また、この発明の請求項１６に係る蒸発源
は、ルツボの外周部上方の内側にグリッド電極ならびに
その外側に電子ビームを照射するフィラメントをそれぞ
れ設け、このグリッド電極にフィラメントに対して正電
位にバイアスするよう電圧を印加したものである。

【００２５】また、この発明の請求項１７に係る蒸発源
は、ルツボの外周部同一平面内にグリッド電極を設ける
とともにこのグリッド電極の下方に電子ビームを照射す
るフィラメントをそれぞれ設け、このグリッド電極にフ
ィラメントに対して正電位にバイアスするよう電圧を印
加したものである。

【００２６】また、この発明の請求項１８に係る蒸発源
は、請求項１５ないし請求項１７のいずれかにおいて、
ルツボの電子ビームが入射される部分に中央部に穴が形
成されたアパーチャ電極を設け、このアパーチャ電極に
フィラメントに対して同電位または負の電位にバイアス
するよう電圧を印加したものである。

【００２７】また、この発明の請求項１９に係る蒸発源
は、請求項１５ないし請求項１８のいずれかにおいて、
グリッド電極およびフィラメントが設けられる雰囲気中
に不活性ガスを導入するようにしたものである。

【００２８】また、この発明の請求項２０に係る蒸発源
は、ルツボの上部にグリッド電極を設けるとともにグリ
ッド電極の上方に電子ビームを照射するフィラメントを
それぞれ設け、このグリッド電極にフィラメントに対し
て正電位にバイアスするよう電圧を印加したものであ
る。

【００２９】また、この発明の請求項２１に係る蒸発源
は、請求項１５ないし請求項２０のいずれかにおいて、
磁界を垂直方向に印加して発生する磁束をルツボの中心
部に集中させるようにしたものである。

【００３０】また、この発明の請求項２２に係る蒸発源
は、請求項２１において、ルツボの被蒸着部材を装着す
る基板に対して正電位にバイアスするよう電圧を印加し
たものである。

【００３１】また、この発明の請求項２３に係る蒸発源
は、請求項１５ないし請求項２２のいずれかにおいて、
グリッド電極およびフィラメントのうち少なくともグリ
ッド電極を蒸着材料と同じ高純度金属材料としたもので
ある。

【００３２】

【作用】この発明の請求項１に係る蒸発源によれば、内
側のルツボ材料を蒸着材料と同じ高純度材料としたので
蒸着材料の溶融時でも不純物が溶け込むことがない。従
って高純度の成膜が可能となる。

【００３３】また、この発明の請求項２に係る蒸発源に
よれば、冷却フィンにより外側のルツボが冷却される。
従って真空槽内に水冷配管を導入する必要がなく、装置
をコンパクト化することができる。

【００３４】また、この発明の請求項３に係る蒸発源に
よれば、導体部を絶縁セラミックを通して真空槽外部に
まで延長し大気中で強制対流冷却することができ、請求
項２の場合と同様、真空槽内に水冷配管を導入する必要
がなくなって装置がコンパクトになる。更にこの導体部
に正のバイアス電圧を印加することによりルツボに任意
の電圧を印加することができる。

【００３５】また、この発明の請求項４に係る蒸発源に
よれば、ルツボ上方の中央部に配設されたフィラメント
により、電子ビームを蒸着材料に直接照射するようにし
たので蒸気の一部を電離してイオン化することができ
る。

【００３６】また、この発明の請求項５に係る蒸発源に
よれば、ルツボ上方の中央部に配設したフィラメントに
より電子ビームを収束させて蒸着材料を直接照射するこ
とで、蒸着材料だけを局所的に加熱して蒸発させること
ができ、従って高純度の成膜が可能となる。

【００３７】また、この発明の請求項６、請求項７に係
る蒸発源によれば、フィラメントをルツボの周辺部上方
に配設したので、フィラメントが蒸気に直接さらされる
ことがない。また、蒸発する蒸気にも電子ビームが照射
されるので蒸気の一部を電離させてイオン化することが
できる。

【００３８】また、この発明の請求項８〜１１の蒸発源
によれば、磁界印加手段によりルツボ中心部に磁束密度
を集中させることができるので、フィラメントから放出
される電子は螺旋運動しながら磁力線に沿って進み、電
子ビームを小さなスポットに収束させて蒸着材料に照射
できるので蒸着材料だけを局所的に加熱して蒸発させる
ことができ高純度の成膜が可能となる。また、フィラメ
ントをルツボの周辺部上方に配設したので、フィラメン
トが蒸気に直接さらされることがない。

【００３９】また、この発明の請求項１２に係る蒸発源
によれば、蒸発粒子に運動エネルギーを与えて成膜で
き、基板に到達するときの運動エネルギーを制御するこ
とで膜特性を変えることができる。

【００４０】また、この発明の請求項１３に係る蒸発源
によれば、上下に分割したフィラメントの間隔をあけて
ルツボ中央部への加熱入力を減らしたので、ルツボ温度
をより均一にすることができ、すなわち局所的に高温に
なる部分（特に中央部）がなくなるので装置からの脱ガ
スが低減でき膜中の不純物を減少させることができる。

【００４１】また、この発明の請求項１４に係る蒸発源
によれば、化学的に活性なアルミニウム、シリコン、チ
タン等で代表される溶融金属は、化学的に安定なパイロ
レイテック窒化ホウ素（以下ＰＢＮという）と接触して
も化学反応が生じないので高純度の成膜が可能となる。

【００４２】また、この発明の請求項１５における蒸発
源のグリッド電極は、フィラメントとルツボとの間に介
在し、フィラメントに対して正電位にバイアスされる。

【００４３】また、この発明の請求項１６における蒸発
源のグリッド電極は、ルツボの外周部上方のフィラメン
トの内側に介在し、フィラメントに対して正電位にバイ
アスされる。

【００４４】また、この発明の請求項１７における蒸発
源のグリッド電極は、ルツボの外周部同一平面内で且つ
フィラメントの上方に介在し、フィラメントに対して正
電位にバイアスされる。

【００４５】また、この発明の請求項１８における蒸発
源のアパーチャ電極は、ルツボの電子ビームが入射され
る部分に介在し、フィラメントに対して同電位または負
の電位にバイアスされる。

【００４６】また、この発明の請求項１９における蒸発
源の導入される不活性ガスは、グリッド電極およびフィ
ラメントが収納される雰囲気中のインピーダンスを低下
させる。

【００４７】また、この発明の請求項２０における蒸発
源のグリッド電極は、ルツボの上部で且つフィラメント
の下方に介在し、フィラメントに対して正電位にバイア
スされる。

【００４８】また、この発明の請求項２１における蒸発
源の垂直方向に印加された磁界によって発生する磁束
は、ルツボの中心部に集中して分布される。

【００４９】また、この発明の請求項２２における蒸発
源のルツボは基板に対して正電位にバイアスされる。

【００５０】また、この発明の請求項２３における蒸発
源のグリッド電極は、蒸着材料と同じ高純度金属材料で
形成される。

【００５１】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。尚、各図において同一物には同一符号を付してい
る。図１はこの発明の実施例１を示す電子ビーム加熱型
蒸発源の断面側面図である。図１において、電子ビーム
加熱型蒸発源１００は、多重構造として外ルツボ１１１
と内ルツボ１１２からなる２重構造のルツボ１１０と、
ルツボ１１０の下方に設けられたフィラメント１２０
と、外ルツボ１１１の外側面に設けられた冷却手段１５
０と、磁界印加手段（図示せず）および電圧印加手段
（図示せず）により構成され、ルツボ１１０の内ルツボ
１１２には蒸着材料１３０が充填されている。

【００５２】次に動作について説明する。まず真空槽
（図示せず）内を排気系（図示せず）により、排気した
後、フィラメント１２０を通電加熱すると共に、フィラ
メント１２０と外ルツボ１１１間に直流電圧を印加する
と、フィラメント１２０から電子ビームが放出される。
このとき図示されてない一対の対向する永久磁石の磁場
により、電子ビームは円弧状に曲げられて内ルツボ１１
２内の蒸着材料１３０に照射され、蒸着材料１３０が加
熱され蒸発する。このとき外ルツボ１１１は、冷却手段
１５０により冷却され加熱を抑えられている。この２重
構造のルツボ１１０において、特にシリコン、チタン、
アルミニウム、タングステン等金属蒸着材料を用いる場
合は内側のルツボ材料１１２を蒸着材料と同じ高純度シ
リコン、チタン、アルミニウム、タングステン等金属と
し、外側のルツボ材料１１０をタングステン、銅、タン
タル、カーボン等の導体材料とすれば、蒸着材料１３０
の溶融時でも不純物が溶け込むことがないので高純度の
成膜が可能となる。また外ルツボ１１１を水冷するよう
にしたので、内ルツボ１１２と外ルツボ１１１に温度差
を設けることができ、外ルツボ１１１をより低温に保つ
ことができ、したがって装置からの脱ガスが低減できる
ので膜中の不純物を減少させることができる。

【００５３】実施例２．図２は実施例２を示す電子ビー
ム加熱型蒸発源の断面側面図である。図２において電子
ビーム加熱型蒸発源１００は、２重構造のルツボ１１０
における外ルツボ１１１の底部に熱伝導促進部材として
の導体部１５１を設けて構成されている。

【００５４】次に実施例２の動作について説明する。ま
ず図示しない真空槽内を排気系により、排気した後フィ
ラメント１２０から電子ビームが内ルツボ１１２内の蒸
着材料１３０に照射されると、蒸着材料１３０が加熱さ
れ蒸発する。このときルツボ１１０の熱は熱伝導により
外ルツボ１１１の底部から導体部１５１に伝達されると
共に、導体部１５１の表面から熱輻射により放射され、
ルツボ１１０の冷却効率は向上する。

【００５５】実施例３．図３は実施例３を示す電子ビー
ム加熱型蒸発源の断面側面図である。図３において電子
ビーム加熱型蒸発源１００は、２重構造のルツボ１１０
における外ルツボ１１１の底部に導体部１５１を設け、
この導体部１５１の下側に導体からなる延長部１５２を
設けると共に、この延長部１５２を絶縁セラミック１５
３とフランジ１５４を通して真空槽２００の外部にまで
延長し、この延長部１５２に正のバイアス電圧を印加で
きるように構成したものである。

【００５６】実施例３によれば、延長部１５２により、
絶縁セラミック１５３とフランジ１５４を通して真空槽
外部にまで熱伝導により熱が伝達される結果、冷却効率
が高められる。更に、延長部１５２を大気中で強制対流
冷却するようにすれば、より冷却効率を高めることがで
きる。また真空槽内に水冷配管を導入する必要がなくな
るので装置がコンパクトになる。またこの導体部１５１
に延長部１５２を介して正のバイアス電圧を印加するよ
うにすればルツボ１１０に任意の電圧を印加することが
できる。

【００５７】実施例４．図４は実施例４を示す電子ビー
ム加熱型蒸発源の断面側面図である。図４において、電
子ビーム加熱型蒸発源１００は、２重構造のルツボ１１
０と、ルツボ１１０中央部上方に置かれたフィラメント
１２１と、外ルツボ１１１を冷却する冷却手段１５５に
より構成されている。

【００５８】次に実施例４の動作について説明する。ま
ず真空槽内を排気系により、排気した後フィラメント１
２１とルツボ１１０の間にルツボが正にバイアスされる
ように直流電圧を印加すると、フィラメント１２１から
電子ビームが内ルツボ１１２内の蒸着材料１３０に照射
され、蒸着材料１３０が蒸発する。このとき蒸発する蒸
気にもフィラメント１２１からの電子ビームが照射され
るので蒸気の一部を電離してイオン化することができ
る。

【００５９】実施例５．図５は実施例５を示す電子ビー
ム加熱型蒸発源の断面側面図である。実施例５は図４で
示した構成において更に電子ビーム収束手段を設けたも
のである。この電子ビーム収束手段は、フィラメント１
２１とルツボ１１０の間に中央部に穴が明けられた一対
のアパーチャ電極１６０、１６１を上下に設け、上部の
アパーチャ電極１６０に対して、下部のアパーチャ電極
１６１を正にバイアスするよう電圧を印加するよう構成
されている。

【００６０】実施例５によれば、上部のアパーチャ電極
１６０に対して、下部のアパーチャ電極１６１を正にバ
イアスするように電圧を印加したので、ここに形成され
る電界レンズにより、電子ビームを収束させて蒸着材料
に直接照射することができ、蒸着材料１３０だけを局所
的に加熱して蒸発させることができるので低温で高純度
の成膜が可能となる。このとき上部のアパーチャ電極１
６０の穴径に対して、下部のアパーチャ電極１６１の穴
径を小さくすればさらに電子を収束させることができ
る。

【００６１】実施例６．図６は実施例６を示す電子ビー
ム加熱型蒸発源の断面側面図である。実施例６は図６に
示すように電子ビーム収束手段として、ルツボ１１０の
周囲にコイルにより構成される磁界印加手段１７０を設
けたものである。

【００６２】実施例６によれば、ルツボ１１０の周囲に
磁界印加手段１７０を配したので、図６に点線で示すよ
うに、磁力線はコイルの中心に近づくほど集中する形状
となり、また磁力が２００ガウス以上となると、電子ビ
ームは螺旋運動をしながら磁力線に沿って移動するの
で、中央に移動することになる。したがってこの位置に
ルツボ１１０を設けると、ここに形成される磁力線によ
り、電子ビームを収束させて蒸着材料１３０に直接照射
できるので蒸着材料１３０だけを局所的に加熱して蒸発
させることができ、従って低温で高純度高純度の成膜が
可能となる。

【００６３】実施例７．図７は実施例７を示す電子ビー
ム加熱型蒸発源の断面側面図である。実施例６ではフィ
ラメント１２１をルツボ１１０の中央部上方に配設した
が、実施例７として図７に示すように、フィラメント１
２２をルツボ１１０の周辺部上方に配設するようにすれ
ば、フィラメント１２２は、蒸気に直接さらされないの
で寿命が長くなる。尚、フィラメントはルツボ１１０の
周辺部上方の一部のみに設けても良い。

【００６４】実施例８．図８は実施例８を示す電子ビー
ム加熱型蒸発源の断面側面図である。図８において、電
子ビーム加熱型蒸発源１００は、２重構造のルツボ１１
０の周辺部上方にフィラメント１２２を配設すると共
に、外側のルツボ１１１を冷却する冷却手段１５５を配
設し、更に図５に示したと同様、電子収束手段として中
央部に穴が明けられた上下一対のアパーチャ電極１６
０、１６１を設け、上部のアパーチャ電極１６０に対し
て、下部のアパーチャ電極１６１を正にバイアスすべく
電圧を印加するよう構成したものである。

【００６５】次に動作について説明する。まず真空槽内
を排気系により、排気した後フィラメント１２２とルツ
ボ１１０の間にルツボが正にバイアスされるように直流
電圧を印加すると、フィラメント１２２から電子ビーム
が内側のルツボ１１２内の蒸着材料１３０に照射され、
蒸着材料１３０が蒸発する。このとき蒸発する蒸気にも
電子ビームが照射されるので蒸気の一部を電離してイオ
ン化することができる。この場合フィラメント１２２
は、蒸気に直接さらされない周辺部に置かれているので
フィラメント１２２の寿命が長くなる。また、上部のア
パーチャ電極１６０に対して、下部のアパーチャ電極１
６１を正にバイアスするように電圧を印加したので、こ
こに形成される電界レンズにより、電子ビームを収束さ
せて蒸着材料に直接照射するようにしたので蒸着材料だ
けを局所的に加熱して蒸発させることができ低温で高純
度の成膜が可能となる。

【００６６】実施例９．図９は実施例９を示す電子ビー
ム加熱型蒸発源の断面側面図である。実施例９では図９
に示すように、ルツボ１１０の周囲に磁界印加手段とし
てのコイル１７１、１７２を配設し、磁力線をさらに集
中させて電子ビームを収束させるようにしたものであ
る。具体的にはフィラメント１２２の上方周辺部に上部
コイル１７１を配設するとともに、ルツボ１１０の周囲
に３つの下部コイル１７２を配設し、それぞれ対抗する
磁力線を発生するように電流を流すようにしたものであ
る。

【００６７】実施例９において、各コイル１７１、１７
２に電流を流すと、図９に点線で示すように、発生した
磁力線はフィラメント１２２からちょうどルツボ１１０
付近に収束する形となり、電子ビームは螺旋運動をしな
がら磁力線に沿って移動してルツボ１１０に集まり、蒸
着材料１３０に直接照射するようにできるので蒸着材料
１３０だけを局所的に加熱して蒸発させることができ低
温で高純度の成膜が可能となる。

【００６８】実施例１０．図１０は実施例１０を示す電
子ビーム加熱型蒸発源の断面側面図である。実施例１０
では、ルツボ１１０の周囲に設けられた磁界印加手段を
ルツボ１１０に沿って立設された永久磁石１８１で構成
するとともに、ルツボ１１０の中央部下方には、永久磁
石１８１のＮ極から出た磁力線が点線で示すような形状
を描いてＳ極に入るように、永久磁石１８１と異なる別
の永久磁石１８２が設けられている。尚、下部コイル１
７２は３つ設けたが、その数は任意で良い。

【００６９】このような実施例１０によっても実施例９
と同様、永久磁石１８１から発生した磁力線は図１０に
点線で示されるようにフィラメント１２２からちょうど
ルツボ１１０付近に収束する形となる。従って、電子ビ
ームは螺旋運動をしながら磁力線に沿って移動してルツ
ボ１１０に集まり、蒸着材料１３０に直接照射すること
となるので蒸着材料１３０だけを局所的に加熱して蒸発
させることができ低温で高純度の成膜が可能となる。

【００７０】実施例１１．図１１は実施例１１を示す電
子ビーム加熱型蒸発源の断面側面図である。実施例１１
は、実施例１０でルツボ１１０に対して２つの永久磁石
１８１を立設したのに対して、２つの永久磁石１８１の
Ｎ極をフィラメント１２２を挟んで対向させ、これら永
久磁石１８１のＮ極から発生される磁力線をルツボ１１
０の中央部下方に設けた永久磁石１８２のＳ極に向かわ
せたもので、このような構成によっても実施例１０と同
様な効果を得ることができる。

【００７１】実施例１２．図１２は実施例１２を示す電
子ビーム加熱型蒸発源の断面側面図である。実施例１２
はルツボ１１０の中央部の下方から、ルツボ１１０の周
辺部上方に設けられたフィラメント１２２近傍にかけ
て、ルツボ１１０を囲むように比透磁率の高い材料から
なる磁性体１８３を配し、ルツボ中央部下方に設けられ
た磁性体にコイル１８４を備え、フィラメント１２２か
ら、ルツボ１１０にかけて磁力線が集中するように磁気
回路を構成したものである。

【００７２】このような実施例１２によっても実施例９
乃至実施例１１と同様な効果を生じる。

【００７３】実施例１３．図１３は実施例１３を示す電
子ビーム加熱型蒸発源の断面側面図である。実施例１３
は電子ビーム加熱型蒸発源１００の上部に、イオン化フ
ィラメント（カソード）１２６とアノード１２５を設け
ると共に、これら側部に磁界印加手段としてのコイル１
２７を設け、更に基板１４０とルツボ１１０に直流電圧
を印加する手段を設けて構成しれたものである。

【００７４】次に動作について説明する。電子ビーム加
熱型蒸発源１００から噴出した蒸気は、イオン化フィラ
メント（カソード）１２６を加熱して熱電子を放出させ
ると共に、イオン化フィラメント（カソード）１２６に
対してアノード１２５に正のバイアス電圧を印加する
と、熱電子はアノード１２５に向かって移動するが、こ
のときコイル１２７を励磁して磁界を電界に対して垂直
に印加すると、電子ビームは螺旋運動を行い回転するの
で、蒸気中でプラズマを形成して蒸気は効率良く電離さ
れる。このときルツボ１１０と基板１４０間に直流電圧
を印加すると電離した蒸気Ａは基板１４０に加速して運
ばれる。また、図１４はルツボ１１０の下部に冷却用の
導体部１５１、延長部１５２を設けたもので、このよう
な構成によって図１３の場合と同様な効果を生じる。
尚、図１４において１１５は熱シールドである。

【００７５】実施例１４．図１５は実施例１４を示すル
ツボ型蒸発源の断面側面図である。実施例１４では、真
空中に置かれたルツボ型蒸発源３００は、ルツボ３１０
と、このルツボ３１０の側部に設けられルツボ３１０を
加熱する上下に分割されたフィラメント３２１、３２２
と、これらルツボ３１０及びフィラメント３２１、３２
２を囲むように設けられた熱シールド板３５１とにより
構成され、基板１４０がルツボ３１０の上方、熱シール
ド板３５１の外側に設けられている。ここで上側のフィ
ラメント３２２はその上端部がルツボ３１０の上端部と
ほぼ一致している。

【００７６】次に動作について説明する。蒸着材料を充
填されたルツボ３１０は、上下に分割されたフィラメン
ト３２１、３２２により加熱され、蒸着物質を蒸発させ
基板１４０に向かって噴出する。このとき熱シールド板
３５１によりフィラメント３２１、３２２からの熱がシ
ールドされる。このようにフィラメント３２１、３２２
を上下に分割して設けると、ルツボ３１０上部とルツボ
３１０下部の入力を独立に制御できるため、ルツボ上部
の温度とルツボ下部の温度を独立して制御できる。ま
た、図１６はフィラメント３２１、３２２の間隔を図１
５の場合より大きくした場合を示したもので、このよう
な構成によれば、ルツボ中央部の加熱量が軽減され、従
来のような局所的に高温になる部分（特に中央部）がな
くなるので更にルツボ温度をより均一にすることができ
る。

【００７７】実施例１５．図１７は実施例１５を示すル
ツボ型蒸発源の断面側面図である。実施例１５は、ルツ
ボ３１０と、このルツボ３１０の側部に設けられルツボ
３１０を加熱する上下に分割されたフィラメント３２
１、３２２と、これらルツボ３１０、フィラメント３２
１、３２２を囲むように設けられた熱シールド板３５１
とから構成され、基板１４０がルツボ３１０の上方の熱
シールド板３５１の外側に設けられている。尚、ルツボ
３１０の上端部は上側のフィラメント３２２のほぼ中央
部当たりに位置し、ルツボ３１０の下端部が下側のフィ
ラメント３２１のほぼ下端部に位置している。

【００７８】次に動作について説明する。蒸着材料１３
０を充填されたルツボ３１０は、上下に分割されたフィ
ラメント３２１、３２２により加熱され、蒸着材料１３
０を蒸発させ基板１４０に向かって噴出する。このよう
に上側のフィラメント３２２をルツボ３１０上端部より
上方に延長すると、特にルツボ３１０の上部温度が高温
に保たれるので、蒸着材料として溶融したときにぬれ性
の良い（表面張力が小さい）材料を使用したときは、ル
ツボ内壁を這い上ろうとする溶融した蒸着材料を効率良
く蒸発させることができる。

【００７９】実施例１６．図１８は実施例１６を示すル
ツボ型蒸発源の断面側面図である。実施例１６は、実施
例１５の構成において、ルツボ３１０の上端部が上側の
フィラメント３２２のほぼ上端部当たりに位置し、ルツ
ボ３１０の下端部が下側のフィラメント３２１のほぼ中
央部に位置するように構成したものである。

【００８０】実施例１６によれば、下側のフィラメント
３２１をルツボ３１０下端部より下方に延長したもの
で、特にルツボ３１０下部の温度が高温に保たれるの
で、蒸着材料として溶融したときにぬれ性の悪い（表面
張力が大きい）材料を使用したときは、ルツボ底部で溶
融した蒸着材料を効率良く蒸発させることができる。

【００８１】図１９は実施例１３〜１６に示したルツボ
３１０を詳細に示した断面側面図であり、ルツボ３１０
は、実施例１で示したルツボ１１０と同様、外ルツボ３
１１と、蒸着材料１３０を充填する内ルツボ３１２から
なる２重構造とされていて、このようなルツボ３１０に
よれば、実施例１と同様な効果を奏する。尚、この発明
に係るルツボは２重構造に限定されず３重構造以上でも
良いことは明かである。

【００８２】また図２０、２１に示すルツボ３１０Ａ、
３１０Ｂは図１９に示したルツボ３１０の変形例であ
り、ルツボ３１０Ａは内ルツボ３１２および外ルツボ３
１１それぞれ中央部に穴が設けられたフタ３１６、３１
７を備えたもので、またルツボ３１０Ｂは外ルツボ３１
１のみに中央部に穴が設けられたフタ３１７を備えたも
のであり、これらルツボ３１０Ａ、３１０Ｂによればビ
ームの直進性を向上させることができる。また特に内ル
ツボ３１２に設けられたフタ３１６をＰＢＮとすれば、
フタ３１６に蒸気が噴出してきても化学反応が生じない
ので高純度の成膜が可能となる。

【００８３】実施例１７．図２２は実施例１７を示すル
ツボ型蒸発源の断面側面図である。実施例１７はルツボ
３１０の側部にフィラメント３２０を設けると共に、ル
ツボ３１０の周辺部上部にイオン化フィラメント（カソ
ード）３３０を設け、これらルツボ３１０、フィラメン
ト３２０、イオン化フィラメント３３０を囲むようにア
ノード３１５を設け、更にこのアノード３１５を囲むよ
うに冷却手段３５０を設けたものであり、冷却手段３５
０の上部周辺に磁界印加手段３２７が設けられている。
そしてルツボ３１０の上方に設けられた基板１４０とル
ツボ３１０には直流電圧を印加する手段（図示せず）が
設けられている。

【００８４】次に動作について説明する。ルツボ型蒸発
源３００から噴出した蒸気は、イオン化フィラメント
（カソード）３３０を加熱して熱電子を放出させると共
に、イオン化フィラメント（カソード）３３０に対して
アノード３１５に正のバイアス電圧を印加すると、熱電
子はアノード３１５に向かって移動するが、このときコ
イルからなる磁界印加手段３２７を電界に対して垂直に
印加すると、電子ビームは螺旋運動を行い回転するの
で、蒸気中でプラズマが形成され蒸気Ａは効率良く電離
される。このときルツボ３１０と基板１４０間に直流電
圧を印加すると電離した蒸気は基板１４０に加速して運
ばれる。

【００８５】尚、イオン化フィラメント（カソード）３
３０は図２３に示すようにルツボ３１０の中央部上方に
設けるようにしても良い。

【００８６】実施例１８．図２４乃至図２７は以上に説
明した蒸発源を使用した成膜装置を説明する図である。
図２４（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ成膜装置を説明する断面
側面図、および同平面図である。図２４において、この
成膜装置は真空槽１６０を排気する排気系１９０と、真
空槽内に置かれた基板１４０を回転させる基板回転機構
１９１と、この基板１４０の端部直下もしくは直下より
外側に２個（少なくとも１個以上）の上述した電子ビー
ム加熱型蒸発源１００より構成されている。

【００８７】次に動作について説明する。排気系１９０
で真空槽１６０を真空に排気した後、基板１４０を基板
回転機構１９１により回転させながら、基板の端部直下
もしくは直下より外側に設けられた少なくとも１個以上
の電子ビーム加熱型蒸発源１００により、上述したよう
に成膜を行うと高純度の薄膜が基板上に形成される。こ
のとき基板１４０がコンタクトホールを有する超ＬＳＩ
の微細配線膜形成用基板の場合、次に説明するように、
穴埋めおよび被覆性が良好な成膜が、高真空中を散乱さ
れることなく移動する高純度の蒸着材料の蒸気やイオン
の蒸発粒子によって達成される。以下に図２５、図２６
を用いてこれを説明する。

【００８８】図２５は従来から用いられている成膜装置
であり、図２５において、１９０は配線膜が形成される
基板１４０近傍に窒素ガスを導入する手段、１９１は基
板１４０の回転機構、１００は基板１４０の中心軸であ
る回転軸の真下に蒸着材料が充填され、上向きに配置さ
れた電子ビーム加熱型蒸発源である。

【００８９】上述したように構成された装置において、
電子ビーム型蒸発源１００を稼働させると、ルツボ内に
充填された蒸着材料は加熱されて蒸発し高真空中に噴出
する。このときコンタクトホール６００の中心軸側の側
壁および底部をＢ、コンタクトホール６００の端部側の
側壁および底部をＡとすると、中心軸（回転軸）の真下
にクラスターイオンビーム型等の電子ビーム加熱型蒸発
源を配置した場合は、端部側の側壁および底部をＡには
よくビームが到達して穴埋めおよび被覆性が良好である
が、中心軸側の側壁および底部をＢはセルフシャドーリ
ンング効果によって穴埋めおよび被覆性が悪くなる。そ
こで基板１４０の中心軸（回転軸）の真下の他に、図２
６に示すように基板１４０の端部の真下に蒸着材料を充
填した電子ビーム加熱型蒸発源１００を配置して蒸着す
ると、基板１４０の中心軸（回転軸）の真下におかれた
電子ビーム加熱型蒸発源１００だけを使用するとセルフ
シャドーリンング効果によって穴埋めおよび被覆性が悪
くなる中心軸側の側壁および底部Ｂにも基板１４０の端
部の真下に置かれた電子ビーム加熱型蒸発源１００から
到達するビームにより穴埋めおよび被覆性が良好にな
る。

【００９０】尚、図２４は蒸発源として電子ビーム型蒸
発源１００による場合を示したが、図２７に示すように
ルツボ型蒸発源３００によっても同様の効果を得ること
ができる。

【００９１】そして、上述した電子ビーム加熱型蒸発源
１００、もしくはルツボ型蒸発源３００からチタンを蒸
着させてチタンを成膜したり、窒素ガス雰囲気でチタン
を蒸着すれば、高純度な微細配線バリア膜をコンタクト
ホールおよびスルーホールに埋め込むことができる。ま
た上記各請求項の電子ビーム加熱型蒸発源１００もしく
はルツボ型蒸発源３００からアルミニウム、シリコン、
銅、タングステンを蒸着してアルミニウム合金もしくは
タングステンを成膜すれば、高純度な微細配線膜をコン
タクトホールおよびスルーホールに埋め込むことができ
る。

【００９２】実施例１９．図２８はこの発明の実施例１
９における電子ビーム加熱型蒸発源の構成を模式的に示
す断面図である。図において、１９２はルツボ１１０の
外周部上方に配設されたグリッド電極、１９３はこのグ
リッド電極１９２の外側に配設されたフィラメント、１
９４はこのフィラメント１９３を通電加熱する交流また
は直流電源、１９５はグリッド電極１９２とフィラメン
ト１９３との間にバイアス電圧を印加する直流電源、１
９６はフィラメント１９３と後述のアパーチャ電極との
間にバイアス電圧を印加する直流電源、１９７はルツボ
１１０とフィラメント１９３との間にバイアス電圧を印
加する直流電源、１９８はフィラメント１９３の周囲を
覆うように配設される電界シールド板、１９９はルツボ
１１０の電子ビームｅ^-が入射される位置に配設され、
中央部に穴１９９ａが形成されたアパーチャ電極であ
る。

【００９３】次に動作について説明する。まず真空槽
（図示せず）内を排気系（図示せず）により排気した
後、電源１９４によりフィラメント１９３に通電して加
熱するとともに、フィラメント１９３に対してルツボ１
１０に直流電源１９７により正の電位のバイアス電圧を
印加すると、フィラメント１９３から電子ビームｅ^-が
放出される。この時、蒸気が発生していない状態では、
直流電源１９７から１ＫＶの直流電圧が印加されても、
蒸着材料１３０に入射する電子ビーム電流は〜０．１Ａ
程度であり、この程度の加熱では蒸着材料１３０は蒸発
しない。

【００９４】そこで、直流電源１９５によりグリッド電
極１９２にフィラメント１９３に対して正の電位の電圧
を印加すると、フィラメント１９３近傍の電界が強くな
るので蒸着材料１３０に入射する電子ビーム電流が増加
し、直流電源１９７の印加電圧は低下する。もちろん最
初から直流電源１９５によりフィラメント１９３に対し
てグリッド電極１９２に正の電位のバイアス電圧を印加
してから、直流電源１９７によりフィラメント１９３に
対してルツボ１１０に正の電位の電圧を印加しても良
く、０．５ＫＶ程度の低電圧でフィラメント１９３から
蒸着材料１３０に入射される電子ビーム電流を〜５Ａ程
度に大きくすることができ、この程度の大きさの電流が
流れれば蒸着材料１３０は上部が局所的に加熱されて溶
融し蒸気を発生する。

【００９５】又、この時、直流電源１９６によりフィラ
メント１９３に対してアパーチャ電極１９９に負の電位
のバイアス電圧を印加すると、電界レンズ効果によりフ
ィラメント１９３から放出される電子ビームｅ^-は更に
収束されて、蒸着材料１３０に局所的に入射され加熱す
る。さらに又、電界シールド板１９８はフィラメント１
９３と同電位もしくはフィラメント１９３に対して負の
電位にバイアスされることで、フィラメント１９３から
の電子ビームｅ^-の全てをグリッド電極１９２側に引き
出すように作用するとともに、フィラメント１９３から
の輻射熱の外部への放出を遮断する役目を果たすことが
できる。

【００９６】このように上記実施例１９によれば、ルツ
ボ１１０の外周部上方の内側にグリッド電極１９２を、
外側にフィラメント１９３をそれぞれ配設し、直流電源
１９５によりグリッド電極１９２にフィラメント１９３
に対して正の電位にバイアスするよう電圧を印加したの
で、直流電源１９７からの印加電圧を低下させても、蒸
着材料１３０に入射される電子ビーム電流を大きくする
ことができるため、電子ビームｅ^-の収束が容易となり
蒸着材料１３０の上部を局所的に加熱溶融させて蒸発さ
せることができるので、蒸着材料１３０の溶融部とルツ
ボ１１０とが接触して化学反応を起こし、不純物を生成
することも無くなり高純度の成膜が可能となる。

【００９７】又、ルツボ１１０の電子ビームｅ^-が入射
される部分に、アパーチャ電極１９９を設けるととも
に、このアパーチャ電極１９９にフィラメント１９３に
対して同電位または負の電位にバイアスするよう電圧を
印加しているので、電界レンズ効果により電子ビームｅ
^-を更に効果的に収束して蒸着材料１３０中に入射させ
ることも可能になる。

【００９８】実施例２０．図２９はこの発明の実施例２
０における電子ビーム加熱型蒸発源の構成を模式的に示
す断面図である。図において、上記実施例１９と同様な
部分は同一符号を付して説明を省略する。２０１はルツ
ボ１１０の外周部同一平面内に配設されるグリッド電
極、２０２はこのグリッド電極２０１の下方に配設され
るフィラメント、２０３はこれらグリッド電極２０１、
フィラメント２０２およびルツボ１１０の側面を覆うよ
うに配設される電界シールド板である。

【００９９】次に動作について説明する。上記実施例１
９の場合と同様に、まず真空槽（図示せず）内を排気系
（図示せず）により排気した後、電源１９４によりフィ
ラメント２０２に通電して加熱するとともに、直流電源
１９５によりフィラメント２０２に対してグリッド電極
２０１に正の電位のバイアス電圧を印加すると、フィラ
メント２０２近傍の電界が強くなるので、フィラメント
２０２から放出される電子ビームｅ^-は上方に放出され
る。そして、この電子ビームｅ^-は、直流電源１９７に
よりフィラメント２０２に対してルツボ１１０に正の電
位のバイアス電圧が印加されることにより、弧状に曲げ
られて蒸着材料１３０に収束して入射され、蒸着材料１
３０は局所的に加熱溶融されて蒸気を発生する。

【０１００】このように上記実施例２０によれば、ルツ
ボ１１０の外周部同一平面内にグリッド電極２０１を、
その下方にフィラメント２０２をそれぞれ配設し、直流
電源１９５によりグリッド電極２０１にフィラメント２
０２に対して正の電位にバイアスするよう電圧を印加し
たので、上記実施例１９の場合と同様に、電子ビームｅ
^-の収束が容易となり蒸着材料１３０の上部を局所的に
加熱溶融させて蒸発させることができるので、蒸着材料
１３０の溶融部とルツボ１１０とが接触して化学反応を
起こし、不純物を生成することも無くなり高純度の成膜
が可能になることは勿論のこと、蒸着材料１３０からの
蒸気の発生方向に蒸気ビームを遮るものが全く存在しな
いので、蒸着材料１３０が例えばシールド部品等に付着
し、そのシールド部品から成膜中にダストが発生すると
いった事も無くなり成膜の純度は更に向上する。

【０１０１】実施例２１．尚、上記実施例２０ではアパ
ーチャ電極については何も説明しなかったが、上記実施
例１９で説明したアパーチャ電極１９９と同様なもの
を、ルツボ１１０の電子ビームｅ^-が入射される部分に
設けても良く、上記実施例１９におけると同様の効果を
発揮することができる。

【０１０２】実施例２２．図３０はこの発明の実施例２
２における電子ビーム加熱型蒸発源の構成を模式的に示
す断面図である。図において、上記各実施例１９、２０
と同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。２０
４はルツボ１１０の上部に配設されるグリッド電極、２
０５はこのグリッド電極２０４の上方に配設されるフィ
ラメント、２０６はルツボ１１０の側面を覆うように配
設される電界シールド板である。

【０１０３】次に動作について説明する。上記各実施例
の場合と同様に、まず真空槽（図示せず）内を排気系
（図示せず）により排気した後、電源１９４によりフィ
ラメント２０５に通電して加熱するとともに、直流電源
１９５によりフィラメント２０２に対してグリッド電極
２０４に正の電位のバイアス電圧を印加すると、フィラ
メント２０５近傍の電界が強くなるので、フィラメント
２０５から電子ビームｅ^-が放出される。そして、この
電子ビームｅ^-は、直流電源１９７によりフィラメント
２０５に対してルツボ１１０に正の電位のバイアス電圧
が印加されることにより、蒸着材料１３０に収束して入
射され、蒸着材料１３０は局所的に加熱溶融されて蒸気
を発生する。

【０１０４】このように上記実施例２２によれば、上記
実施例１９の場合と同様に、電子ビームｅ^-の収束が容
易となり蒸着材料１３０の上部を局所的に加熱溶融させ
て蒸発させることができるので、蒸着材料１３０の溶融
部とルツボ１１０とが接触して化学反応を起こし、不純
物を生成することも無くなり高純度の成膜が可能になる
ことは勿論のこと、蒸着材料１３０とフィラメント２０
５との間の距離を比較的短くできるので、直流電源１９
７の印加電圧を非常に低く設定しても蒸着材料１３０の
加熱溶融が可能となり、又、電界シールド板２０６はフ
ィラメント２０５に対して同電位もしくは負の電位にバ
イアスされることで、フィラメント２０５からの電子ビ
ームｅ^-の一部がルツボに照射されるのを防ぐ効果があ
り、さらに又、蒸着材料１３０の蒸気が通過する所にフ
ィラメント２０５が配設されているので、イオン化が効
率良く行えるという利点がある。

【０１０５】実施例２３．図３１はこの発明の実施例２
３における電子ビーム加熱型蒸発源の構成を模式的に示
す断面図である。図において、上記各実施例１９、２
０、２２と同様な部分は同一符号を付して説明を省略す
る。２０７はルツボ１１０の外周部上方に配設されたグ
リッド電極、２０８はこのグリッド電極２０７の外側に
配設されたフィラメント、２０９はこれらグリッド電極
２０７およびフィラメント２０８を取り囲むように配設
される電界シールド板、２１０はこの電界シールド板２
０９で取り囲まれた雰囲気中に、例えばアルゴン、ヘリ
ウム等の不活性ガスを導入するガス導入手段である。

【０１０６】次に動作について説明する。上記各実施例
の場合と同様に、まず真空槽（図示せず）内を排気系
（図示せず）により排気した後、電源１９４によりフィ
ラメント２０８に通電して加熱するとともに、直流電源
１９５によりフィラメント２０８に対してグリッド電極
２０７に正の電位のバイアス電圧を印加すると、フィラ
メント２０８近傍の電界が強くなるので、フィラメント
２０８から電子ビームｅ^-が放出される。そして、この
電子ビームｅ^-は、直流電源１９７によりフィラメント
２０８に対してルツボ１１０に正の電位のバイアス電圧
が印加されることにより、蒸着材料１３０に収束して入
射され、蒸着材料１３０は局所的に加熱溶融されて蒸気
を発生する。なお、この間、シールド板２０９で取り囲
まれ、グリッド電極２０７およびフィラメント２０８が
配置された雰囲気内には、ガス導入手段２１０により不
活性ガスが導入されている。

【０１０７】このように上記実施例２３によれば、上記
各実施例の場合と同様に高純度の成膜が可能になること
は勿論のこと、グリッド電極２０７およびフィラメント
２０８が配置された雰囲気内に不活性ガスを導入し、こ
の雰囲気内のインピーダンスを低下させているため、〜
５０Ｖ程度の更に低い電圧で電子ビーム電流を増大させ
ることができる。又、電界シールド板２０９はフィラメ
ント２０８に対して同電位もしくは負の電位にバイアス
されることで、フィラメント２０８からの電子の全てを
グリッド電極２０７側に引き出し、フィラメント２０８
からの輻射熱の外部への放出を遮断する役目を果たすこ
とができる。

【０１０８】実施例２４．図３２はこの発明の実施例２
４における電子ビーム加熱型蒸発源の構成を模式的に示
す断面図である。図から明らかなように、この実施例２
４における電子ビーム加熱型蒸発源は、ルツボ１１０の
上方に磁界を垂直方向に印加する磁界印加手段２１１を
設けた点以外は、図２９に示した実施例２０における電
子ビーム加熱型蒸発源と全く同様である。

【０１０９】このように上記実施例２４によれば、磁界
印加手段２１１により磁界を垂直方向に印加するように
しているので、フィラメント２０２から放出された電子
ビームｅ^-は螺旋回転運動をしながら磁力線に沿って移
動し、更に収束されて蒸着材料１３０に入射されるた
め、低い電力で局所的に加熱溶融させることができる。

【０１１０】実施例２５．図３３はこの発明の実施例２
５における電子ビーム加熱型蒸発源の構成を模式的に示
す断面図である。図から明らかなように、この実施例２
５における電子ビーム加熱型蒸発源は、薄膜が形成され
る基板２１２に対してルツボ１１０を正の電位にバイア
スするようにした点以外は、図３２に示した実施例２４
における電子ビーム加熱型蒸発源と全く同様である。

【０１１１】このように上記実施例２５によれば、ルツ
ボ１１０を基板２１２に対して正の電位にバイアスする
ようにしているので、螺旋回転運動する電子ビームｅ^-
が蒸着材料１３０に入射して発生する高密度の金属プラ
ズマ中のイオンを、加速して成膜することができるため
基板２１２への付着力の高い高品質の成膜が可能にな
る。

【０１１２】実施例２６．又、蒸着材料にチタンを用い
るときは、グリッド電極を蒸着材料と同じ高純度チタン
材料としたり、グリッド電極とともにフィラメントも蒸
着材料と同じ高純度チタン材料とすれば、さらに不純物
を低減することができ高純度の成膜が可能になる。

【０１１３】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、ルツボを多重構造とし、内側のルツボ材料を蒸着
材料と同じ金属としたため、蒸着材料の溶融時でも不純
物が溶け込むことがなく高純度の成膜が可能な蒸発源を
提供することができる。

【０１１４】また、この発明の請求項２によれば、ルツ
ボを多重構造とし、外側のルツボに輻射放熱用の冷却フ
ィンを設けたため、真空槽内に水冷配管を導入する必要
がなく、装置をコンパクト化することが可能な蒸発源を
提供することができる。

【０１１５】また、この発明の請求項３によれば、ルツ
ボを多重構造として、外側のルツボに導体部を設けると
共に、上記導体部を上記真空槽の外部に延長し、上記導
体部に正のバイアス電圧を印加するようにしたため、導
体部を絶縁セラミックを通して真空槽外部にまで延長し
大気中で強制対流冷却をすることができ、真空槽内に水
冷配管を導入する必要がなくなって装置のコンパクト化
が可能になるとともに、更にこの導体部に正のバイアス
電圧を印加することによりルツボに任意の電圧を印加す
ることが可能な蒸発源を提供することができる。

【０１１６】また、この発明の請求項４によれば、電子
ビームを照射するフィラメントをルツボの中央部上方の
中央部に設けて電子ビームを蒸着材料に直接照射して加
熱するようにしたため、蒸気の一部を電離してイオン化
することが可能な蒸発源を提供することができる。

【０１１７】また、この発明の請求項５によれば、電子
ビームを照射するフィラメントをルツボの中央部上方に
設け、上記ルツボと上記フィラメント間に一対の電極を
設けて上記電子ビームを収束させて蒸着材料に直接照射
するようにしたため、蒸着材料だけを局所的に加熱して
蒸発させることができ高純度の成膜が可能な蒸発源を提
供することができる。

【０１１８】また、この発明の請求項６及び請求項７に
よれば、電子ビームを照射するフィラメントをルツボの
周辺部上方に設けるとともに、フィラメントから照射さ
れた電子ビームを収束させて蒸着材料に直接照射する電
子収束手段を設けたため、フィラメントが蒸気に直接さ
らされることがなくフィラメントの寿命を長くすること
が可能で、また、蒸発する蒸気にも電子ビームが照射さ
れるので蒸気の一部を電離させてイオン化することがで
き蒸着効率を高めることが可能な蒸発源を提供すること
ができる。

【０１１９】また、この発明の請求項８乃至請求項１１
によれば、磁界印加手段により磁束密度をルツボ中心部
に集中させることができるので、フィラメントから放出
される電子は螺旋運動しながら磁力線に沿って進み、電
子ビームを小さなスポットに収束させて蒸着材料に照射
できるので蒸着材料だけを局所的に加熱して蒸発させる
ことができ高純度の成膜が可能な蒸発源を提供すること
ができる。

【０１２０】また、この発明の請求項１２によれば、請
求項１乃至請求項１１において蒸気が噴出されるルツボ
上方に蒸気を電離させるイオン化フィラメントを備え、
イオン化フィラメントから放出される電子ビームを螺旋
運動させて蒸気中でプラズマを形成させる磁界発生手段
を備えたため、蒸発粒子に運動エネルギーを与えて成膜
でき、基板に到達するときの運動エネルギーを制御する
ことで膜特性を変えることが可能な蒸発源を提供するこ
とができる。

【０１２１】また、この発明の請求項１３によれば、ル
ツボを加熱するフィラメントをルツボの側部で上下に分
割し、分割されたフィラメントの間隔をあけてルツボ中
央部への加熱入力を減らしたため、ルツボ温度をより均
一にすることができ、すなわち局所的に高温になる部分
（特に中央部）がなくなるので装置からの脱ガスが低減
でき膜中の不純物を減少させることが可能な蒸発源を提
供することができる。

【０１２２】また、この発明の請求項１４によれば、ル
ツボを多重構造にし、蒸着材料として金属蒸着材料を用
いる場合は、内側のルツボ材料をパイロレイテック窒化
ホウ素とし、外側のルツボ材料を導体としたため、化学
的に活性な例えばアルミニウム、シリコン、チタン等の
溶融金属は、化学的に安定なパイロレイテック窒化ホウ
素（以下ＰＢＮという）と接触しても化学反応が生じず
高純度の成膜が可能な蒸発源を提供することができる。

【０１２３】また、この発明の請求項１５によれば、電
子ビームを照射するフィラメントとルツボとの間にグリ
ッド電極を設け、グリッド電極にフィラメントに対して
正電位にバイアスするよう電圧を印加したので、低電圧
で大きな電流を蒸着材料に入射できるため小型の電源装
置での稼働が可能となり、又、電子エネルギーを小さく
できるためビームの収束が容易となり蒸着材料の一部を
局所的に加熱溶融させることができ高純度の成膜が可能
な蒸発源を提供することができる。

【０１２４】また、この発明の請求項１６によれば、ル
ツボの外周部上方の内側にグリッド電極ならびにその外
側に電子ビームを照射するフィラメントをそれぞれ設
け、このグリッド電極にフィラメントに対して正電位に
バイアスするよう電圧を印加したので、低電圧で大きな
電流を蒸着材料に入射できるため小型の電源装置での稼
働が可能となり、又、電子エネルギーを小さくできるた
めビームの収束が容易となり蒸着材料の一部を局所的に
加熱溶融させることができ高純度の成膜が可能な蒸発源
を提供することができる。

【０１２５】また、この発明の請求項１７によれば、ル
ツボの外周部同一平面内にグリッド電極を設けるととも
にこのグリッド電極の下方に電子ビームを照射するフィ
ラメントをそれぞれ設け、このグリッド電極にフィラメ
ントに対して正電位にバイアスするよう電圧を印加した
ので、低電圧で大きな電流を蒸着材料に入射できるため
小型の電源装置での稼働が可能となり、又、電子エネル
ギーを小さくできるためビームの収束が容易となり蒸着
材料の一部を局所的に加熱溶融させることができるのは
勿論のこと、蒸気の発生方向に蒸気ビームを遮るものを
皆無にできるため、蒸着材料が他の部品に付着しその部
品から成膜中にダストが発生するといったことも無くな
り、さらに高純度の成膜が可能な蒸発源を提供すること
ができる。

【０１２６】また、この発明の請求項１８によれば、請
求項１５ないし請求項１７のいずれかにおいて、ルツボ
の電子ビームが入射される部分に中央部に穴が形成され
たアパーチャ電極を設け、このアパーチャ電極にフィラ
メントに対して同電位または負の電位にバイアスするよ
う電圧を印加したので、低電圧で大きな電流を蒸着材料
に入射できるため小型の電源装置での稼働が可能とな
り、又、電子エネルギーを小さくできることは勿論のこ
と電界レンズ効果のためビームの収束が容易且つ効果的
となり蒸着材料の一部を局所的に加熱溶融させることが
でき高純度の成膜が可能な蒸発源を提供することができ
る。

【０１２７】また、この発明の請求項１９によれば、請
求項１５ないし請求項１８のいずれかにおいて、グリッ
ド電極およびフィラメントが設けられる雰囲気中に不活
性ガスを導入するようにしたので、雰囲気内のインピー
ダンスを低下させることができ、さらに低電圧で大きな
電流を蒸着材料に入射できるため小型の電源装置での稼
働が可能となり、又、電子エネルギーを小さくできるた
めビームの収束が容易となり蒸着材料の一部を局所的に
加熱溶融させることができ高純度の成膜が可能な蒸発源
を提供することができる。

【０１２８】また、この発明の請求項２０によれば、ル
ツボの上部にグリッド電極を設けるとともにグリッド電
極の上方に電子ビームを照射するフィラメントをそれぞ
れ設け、このグリッド電極にフィラメントに対して正電
位にバイアスするよう電圧を印加したので、蒸着材料と
フィラメントとの間の距離を比較的短くでき、さらに低
電圧で大きな電流を蒸着材料に入射できるため小型の電
源装置での稼働が可能となり、又、電子エネルギーを小
さくできるためビームの収束が容易となり蒸着材料の一
部を局所的に加熱溶融させることができ高純度の成膜が
可能な蒸発源を提供することができる。

【０１２９】また、この発明の請求項２１によれば、請
求項１５ないし請求項２０のいずれかにおいて、磁界を
垂直方向に印加して発生する磁束をルツボの中心部に集
中させるようにしたので、低電圧で大きな電流を蒸着材
料に入射できるため小型の電源装置での稼働が可能とな
り、又、電子エネルギーを小さくできるとともに磁束を
ルツボの中心部に集中させるようにしたためビームの収
束がさらに容易となり蒸着材料の一部を局所的に加熱溶
融させることができ高純度の成膜が可能な蒸発源を提供
することができる。

【０１３０】また、この発明の請求項２２によれば、請
求項２１において、ルツボの被蒸着部材を装着する基板
に対して正電位にバイアスするよう電圧を印加したの
で、低電圧で大きな電流を蒸着材料に入射できるため小
型の電源装置での稼働が可能となり、又、電子エネルギ
ーを小さくできるためビームの収束が容易となり蒸着材
料の一部を局所的に加熱溶融させることができ高純度の
成膜が可能であることは勿論のこと、電子ビームが蒸着
材料に入射して発生する高密度の金属プラズマ中のイオ
ンを加速して成膜することができるため、基板への付着
力が大きい高品質の成膜が可能な蒸発源を提供すること
ができる。

【０１３１】また、この発明の請求項２３によれば、請
求項１５ないし請求項２２のいずれかにおいて、グリッ
ド電極およびフィラメントのうち少なくともグリッド電
極を蒸着材料と同じ高純度金属材料としたので、低電圧
で大きな電流を蒸着材料に入射できるため小型の電源装
置での稼働が可能となり、又、電子エネルギーを小さく
できるためビームの収束が容易となり蒸着材料の一部を
局所的に加熱溶融させることができるとともに、不純物
の発生を低減することができ更に高純度の成膜が可能な
蒸発源を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す断面側面図である。

【図２】本発明の実施例２を示す断面側面図である。

【図３】本発明の実施例３を示す断面側面図である。

【図４】本発明の実施例４を示す断面側面図である。

【図５】本発明の実施例５を示す断面側面図である。

【図６】本発明の実施例６を示す断面側面図である。

【図７】本発明の実施例７を示す断面側面図である。

【図８】本発明の実施例８を示す断面側面図である。

【図９】本発明の実施例９を示す断面側面図である。

【図１０】本発明の実施例１０を示す断面側面図であ
る。

【図１１】本発明の実施例１１を示す断面側面図であ
る。

【図１２】本発明の実施例１２を示す断面側面図であ
る。

【図１３】本発明の実施例１３を示す断面側面図であ
る。

【図１４】実施例１３の変形例を示す断面側面図であ
る。

【図１５】本発明の実施例１４を示す断面側面図であ
る。

【図１６】実施例１４の変形例を示す断面側面図であ
る。

【図１７】本発明の実施例１５を示す断面側面図であ
る。

【図１８】本発明の実施例１６を示す断面側面図であ
る。

【図１９】ルツボの一実施例を示す断面側面図である。

【図２０】ルツボの他の実施例を示す断面側面図であ
る。

【図２１】ルツボの他の実施例を示す断面側面図であ
る。

【図２２】本発明の実施例１７を示す断面側面図であ
る。

【図２３】実施例１７の変形例を示す断面側面図であ
る。

【図２４】本発明の実施例１８として成膜装置を示す断
面側面図である。

【図２５】従来の成膜装置を示す断面側面図である。

【図２６】従来の成膜装置を示す断面側面図である。

【図２７】実施例１８の変形例を示す断面側面図であ
る。

【図２８】本発明の実施例１９を示す断面図である。

【図２９】本発明の実施例２０を示す断面図である。

【図３０】本発明の実施例２２を示す断面図である。

【図３１】本発明の実施例２３を示す断面図である。

【図３２】本発明の実施例２４を示す断面図である。

【図３３】本発明の実施例２５を示す断面図である。

【図３４】従来の電子ビーム加熱型蒸発源を示す断面図
である。

【図３５】従来のルツボ型蒸発源を示す断面図である。

【符号の説明】

１００電子ビーム加熱型蒸発源１１０ルツボ１１１外ルツボ１１２内ルツボ 120、121、122、126、193、202、205、208 フィラメント１２５アノード１２７、２１１磁界印加手段１３０蒸着材料１４０、２１２基板１５０冷却手段１５１導体部１５２延長部１５３絶縁セラミック１５４フランジ１６０、１６１電極１７０、１７１、１７２磁界印加手段（コイル）１８１、１８２磁界印加手段（磁石）１８３磁性体１９２、２０１、２０４、２０７グリッド電極１９４電源１９５〜１９７直流電源１９８、２０３、２０６、２０９電界シールド板１９９アパーチャ電極２１０ガス導入手段３００ルツボ型蒸発源３１０ルツボ３１１外ルツボ３１２内ルツボ３２１、３２２フィラメント３３０イオン化フィラメント

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空中でルツボに充填された蒸着材料に
電子ビームを照射して加熱する手段を備えた蒸発源にお
いて、上記ルツボを多重構造とし、内側のルツボ材料を
上記蒸着材料と同じ金属としたことを特徴とする蒸発
源。
【請求項２】真空槽内でルツボに充填された蒸着材料
の電子ビームを照射して加熱する手段を備えた蒸発源に
おいて、上記ルツボを多重構造とし、外側のルツボに熱
伝導促進部材を設けたことを特徴とする蒸発源。
【請求項３】真空槽内でルツボに充填された蒸着材料
に電子ビームを照射して加熱する手段を備えた蒸発源に
おいて、上記ルツボを多重構造として、外側のルツボに
導体部を設けると共に、上記導体部を上記真空槽の外部
に延長し、上記導体部に正のバイアス電圧を印加するこ
とを特徴とする蒸発源。
【請求項４】真空槽内でルツボに充填された蒸着材料
に電子ビームを照射して加熱する手段を備えた蒸発源に
おいて、上記電子ビームを照射するフィラメントを上記
ルツボの中央部上方に設けて電子ビームを上記蒸着材料
に直接照射することを特徴とする蒸発源。
【請求項５】真空槽内でルツボに充填された蒸着材料
に電子ビームを照射して加熱する手段を備えた蒸発源に
おいて、上記電子ビームを照射するフィラメントを上記
ルツボの中央部上方に設け、上記ルツボと上記フィラメ
ント間に一対の電極を設けて上記電子ビームを収束させ
て上記蒸着材料に直接照射することを特徴とする蒸発
源。
【請求項６】真空槽内でルツボに充填された蒸着材料
に電子ビームを照射して加熱する手段を備えた蒸発源に
おいて、上記電子ビームを照射するフィラメントを上記
ルツボの周辺部上方に設けるとともに、上記フィラメン
トから照射された電子ビームを収束させて上記蒸着材料
に直接照射する電子収束手段を設けたことを特徴とする
蒸発源。
【請求項７】上記電子収束手段は上記ルツボと上記フ
ィラメント間に設けられた一対の電極であることを特徴
とする請求項６の蒸発源。
【請求項８】上記電子収束手段は上記ルツボの周囲に
設けられた磁界印加手段であることを特徴とする請求項
６の蒸発源。
【請求項９】上記磁界印加手段は上記フィラメントの
位置近傍から上記ルツボの中心部に磁束を集中させるよ
う配置されたコイルであることを特徴とする請求項８の
蒸発源。
【請求項１０】上記磁界印加手段は上記フィラメント
の位置近傍から上記ルツボの中心部に磁束を集中させる
よう配置された永久磁石であることを特徴とする請求項
８の蒸発源。
【請求項１１】上記磁界印加手段は上記ルツボの中央
部下方から上記ルツボの側部を迂回して上記フィラメン
ト近傍まで設けられ、上記フィラメントの位置近傍から
上記ルツボの中心部に磁束を集中させる磁気回路である
ことを特徴とする請求項８の蒸発源。
【請求項１２】蒸気が噴出される上記ルツボ上方に上
記蒸気を電離させるイオン化フィラメントを備え、上記
イオン化フィラメントから放出される電子ビームを螺旋
運動させて蒸気中でプラズマを形成させる磁界発生手段
を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のい
ずれかの蒸発源。
【請求項１３】真空中で蒸着材料が充填されたルツボ
の側部に設けられ、上記ルツボを加熱するフィラメント
を備えた蒸発源において、上記フィラメントを上記ルツ
ボの側部で上下に分割し、分割された上記フィラメント
の間隔をあけて上記ルツボ中央部への加熱入力を減らし
たことを特徴とする蒸発源。
【請求項１４】真空中で蒸着材料が充填されたルツボ
を加熱するフィラメントを備えた蒸発源において、上記
ルツボを多重構造とし、上記蒸着材料として金属蒸着材
料を用いる場合は、内側のルツボ材料をパイロレイテッ
ク窒化ホウ素とし、外側のルツボ材料を導体としたこと
を特徴とする蒸発源。
【請求項１５】真空槽内でルツボに充填された蒸着材
料に電子ビームを照射して加熱する手段を備えた蒸発源
において、上記電子ビームを照射するフィラメントと上
記ルツボとの間にグリッド電極を設け、上記グリッド電
極に上記フィラメントに対して正電位にバイアスするよ
う電圧を印加したことを特徴とする蒸発源。
【請求項１６】真空槽内でルツボに充填された蒸着材
料に電子ビームを照射して加熱する手段を備えた蒸発源
において、上記ルツボの外周部上方の内側にグリッド電
極ならびにその外側に上記電子ビームを照射するフィラ
メントをそれぞれ設け、上記グリッド電極に上記フィラ
メントに対して正電位にバイアスするよう電圧を印加し
たことを特徴とする蒸発源。
【請求項１７】真空槽内でルツボに充填された蒸着材
料に電子ビームを照射して加熱する手段を備えた蒸発源
において、上記ルツボの外周部同一平面内にグリッド電
極を設けるとともに上記グリッド電極の下方に上記電子
ビームを照射するフィラメントをそれぞれ設け、上記グ
リッド電極に上記フィラメントに対して正電位にバイア
スするよう電圧を印加したことを特徴とする蒸発源。
【請求項１８】ルツボの電子ビームが入射される部分
に中央部に穴が形成されたアパーチャ電極を設け、上記
アパーチャ電極にフィラメントに対して同電位または負
の電位にバイアスするよう電圧を印加したことを特徴と
する請求項１５ないし請求項１７のいずれかに記載の蒸
発源。
【請求項１９】グリッド電極およびフィラメントが設
けられる雰囲気中に不活性ガスを導入するようにしたこ
とを特徴とする請求項１５ないし請求項１８のいずれか
に記載の蒸発源。
【請求項２０】真空槽内でルツボに充填された蒸着材
料に電子ビームを照射して加熱する手段を備えた蒸発源
において、上記ルツボの上部にグリッド電極を設けると
ともに上記グリッド電極の上方に上記電子ビームを照射
するフィラメントをそれぞれ設け、上記グリッド電極に
上記フィラメントに対して正電位にバイアスするよう電
圧を印加したことを特徴とする蒸発源。
【請求項２１】磁界を垂直方向に印加して発生する磁
束をルツボの中心部に集中させるようにしたことを特徴
とする請求項１５ないし請求項２０のいずれかに記載の
蒸発源。
【請求項２２】ルツボの被蒸着部材を装着する基板に
対して正電位にバイアスするよう電圧を印加したことを
特徴とする請求項２１記載の蒸発源。
【請求項２３】グリッド電極およびフィラメントのう
ち少なくともグリッド電極を蒸着材料と同じ高純度金属
材料としたことを特徴とする請求項１５ないし請求項２
２記載の蒸発源。