JPH10168561A - 薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】真空槽内に大気を導入する際の発火の危険性を
防止する。 【解決手段】真空槽１１内に配置されたガス散布装置４
から反応性ガスを導入し、薄膜材料源２０から真空槽１
１内に放出させた金属材料物質と反応させ、成膜対象物
６５上に反応生成物の薄膜１６を形成する際、反応性ガ
スと未反応の状態の金属材料物質が付着しやすい部材に
加熱装置５₁、５₂を設け、付着した金属材料物質を再蒸
発させる。真空槽１１の壁面にはシャワーノズル６₁〜
６₃から安定化ガスを噴霧し、活性な金属材料物質が堆
積しないようにする。未反応の金属材料は堆積しないの
で、真空槽１１内に大気を導入しても発火しない。成膜
対象物と薄膜材料源の周囲に防着板を設け、防着板を加
熱してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜形成技術にか
かり、特に、金属材料物質と反応性ガスとが反応した反
応生成物の薄膜を形成する際に、安全性の高い薄膜形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来使用されている表示装置はＣＲＴが
その大部分を占めているが、近年では、液晶ディスプレ
イやＰＤＰ(Plasma Display Panel：フ゜ラス゛マテ゛ィスフ゜レイハ゜ネ
ル)が占める割合が増加している。

【０００３】液晶表示装置は製造が容易であり安価であ
ることから、携帯用コンピュータ等の携帯用電子機器に
広く採用され、現在大量生産されるに至っている。しか
しながら視野角が狭く、応答速度が遅く、また、大型化
が困難であるという欠点があるため、最近では、ハイビ
ジョン等の大型ディスプレイ分野については、ＰＤＰ表
示装置が注目されている。

【０００４】ＰＤＰの発光原理は、マトリックス状に形
成された電極間に放電を生じさせ、密閉された希ガスを
プラズマ化し、そのプラズマから発生した紫外線を蛍光
体に照射して可視光を発生させることにあるが、誘電体
や電極膜が発生したプラズマによってスパッタリングさ
れやすという欠点がある。そのため、希ガスが封入され
る部分の表面には、スパッタイールドが小さく、透明な
誘電体の保護膜を形成する必要があるとされている。

【０００５】そのような保護膜には、ＰＤＰの発光特性
から、二次電子放出係数が高いことが求められており、
一般には酸化マグネシウム薄膜(ＭｇＯ薄膜)が使用され
ている。ＭｇＯ薄膜は極めてスパッタイールドが低いた
め、ＭｇＯをスパッタリングターゲットとしたスパッタ
リング法では、高速成膜は行えない。

【０００６】そこで従来技術によるＭｇＯ薄膜の形成で
は、ＭｇＯ結晶を蒸発源とし、(Ｍｇ＋Ｏ)蒸気を発生さ
せ、蒸発源に対向配置された基板表面にその(Ｍｇ＋Ｏ)
蒸気を付着させ、ＭｇＯ薄膜を形成する蒸着装置が用い
られていた。

【０００７】しかしながら電子ビームを照射してＭｇＯ
結晶を加熱し、(Ｍｇ＋Ｏ)蒸気を発生させようとする
と、絶縁物であるＭｇＯ結晶がチャージアップし、放電
特性が不安定になるという問題がある。不安定な放電の
下で形成されたＭｇＯ薄膜にはムラや欠陥が多く、不良
品が多発してしまう。

【０００８】そこで本発明の発明者等は、以前、金属マ
グネシウムを蒸発源としたイオンプレーティング法によ
るＭｇＯ薄膜形成装置を提案した。その薄膜形成装置を
図３の符号１０２に示して説明すると、この薄膜形成装
置１０２は真空槽１１１を有しており、真空槽１１１内
には、蒸発源１２０と基板ホルダー１２４とが配置され
ている。蒸発源１２０内には金属マグネシウムから成る
金属材料１２３が納められており、基板ホルダー１２４
には基板１１５が保持されている。

【０００９】真空槽１１１内にはホロカソード１１７が
設けられており、真空槽１１１内を真空排気した後、ホ
ローカソード１１７に負電圧、蒸発源１２０に正電圧を
印加し、ホローカソード１１７先端からアルゴンガスを
噴出させると、最初は蒸発源１２０近傍にアルゴンガス
プラズマが生成し、やがてホローカソード１１７内には
大量の熱電子が発生し得る。ホローカソード１１７内か
ら発する熱電子が正電圧に引きつけられ、蒸発源１２０
内の金属材料１２３に入射すると、金属材料１２３が加
熱され、金属材料物質(Ｍｇ)の蒸気が真空槽１１１内に
放出される。

【００１０】基板ホルダー１２４には、円筒形のチムニ
ー(ガス拡散防止装置)１２５が設けられており、基板１
１５はチムニー１２５内に配置されている。チムニー１
２５内にはガス散布装置１０４が配置されており、ガス
管１２６からガス散布装置１０４内に酸素ガスを導入
し、チムニー１２５内に散布しておくと、基板１１５表
面の酸素ガス分圧が高い状態で、金属材料物質の蒸気が
基板１１５表面に到達し、金属材料物質と酸素ガスの反
応生成物が基板１１５表面に堆積し、ＭｇＯ薄膜を形成
することができる。

【００１１】このような薄膜形成装置１０２によれば、
酸素ガスは、チムニー１２５内で大半が消費され、チム
ニー１２５外へは流出しないので、蒸発源１２０付近の
酸素ガス分圧は低くなり、高温に曝される蒸発源１２０
やホローカソード１１７の酸化・消耗が少なく、また、
金属材料１２３が酸化されないことから、電子ビームを
安定して照射することができる。酸素分圧については、
例えば、下記表１、

【００１２】

【表１】

【００１３】の成膜条件でＭｇＯ薄膜の形成を行った場
合、チムニー１２５内の酸素分圧は１．０×１０^-2Ｔｏ
ｒｒであったのに対し、チムニー１２５の外部において
は、その１／１００に当たる１．０×１０^-4Ｔｏｒｒ以
下であった。

【００１４】ところで、チムニー１２５内の酸素分圧を
上述の酸素分圧(１．０×１０^-2Ｔｏｒｒ)以下の圧力に
した場合、得られるＭｇＯ薄膜の組成は化学量論比と異
なり、酸素欠損になってしまうことが判明している。と
ころが、チムニー１２５外部の酸素分圧は、ＭｇＯ薄膜
が酸素欠損になる酸素分圧の値よりも低く、チムニー１
２５外部に配置された部材には、酸素ガスとは未反応の
状態の金属材料物質(金属Ｍｇ)が多量且つ高速に付着し
てしまう。

【００１５】実際に表１の成膜条件で、基板１１５表面
に０．５μｍのＭｇＯ薄膜を形成した後、真空槽１１１
内に大気を導入してみると、ホローカソード１１７の支
持部品や真空槽１１１内壁等の、チムニー１２５外に位
置し、酸素ガスとは未反応の状態の活性な金属Ｍｇ膜が
堆積したところが大気中の酸素あるいは水蒸気と反応し
て一部から出火し、作業上の危険性が問題となってい
た。

【００１６】このような出火を防止するためには、チム
ニー１２５の外部でも、チムニー１２５の内部と同等の
酸素分圧にして、金属Ｍｇ膜ではなく、ＭｇＯ薄膜が形
成されるようにすればよいが、チムニー１２５外部の酸
素分圧を高くした場合、高温に曝される蒸発源１２０や
ホローカソード１１７を構成する部材が酸化消耗によっ
て著しく劣化するため、ＭｇＯ薄膜を連続して長期に形
成することはできなくなる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたもので、その目的
は、真空槽内に活性な金属薄膜が形成されることによる
発火の危険性をなくし、成膜対象物表面に、長期に連続
して反応生成物の薄膜を形成できる技術を提供すること
にある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、ガス散布装置と、ガス拡散
防止装置と、薄膜形成のための材料源とが真空槽内に配
置され、前記ガス拡散防止装置の内部に前記ガス散布装
置と成膜対象物とを配置し、前記ガス散布装置から前記
ガス拡散防止装置内に反応性ガスを散布し、前記反応性
ガスの分圧が前記ガス拡散防止装置の内部で高く、外部
で低い状態で、前記材料源内に配置された金属材料から
前記真空槽内に金属材料物質を放出させ、前記金属材料
物質と前記反応性ガスとを反応させ、その反応生成物を
含む薄膜を前記成膜対象物表面に形成する薄膜形成装置
であって、前記真空槽内に放出された金属材料物質が付
着し易い部材を加熱する加熱装置が設けられたことを特
徴とする。

【００１９】また、請求項２記載の発明は、ガス散布装
置と、ガス拡散防止装置と、薄膜形成のための材料源と
が真空槽内に配置され、前記ガス拡散防止装置の内部に
前記ガス散布装置と成膜対象物とを配置し、前記ガス散
布装置から前記ガス拡散防止装置の内部に反応性ガスを
散布し、前記反応性ガスの分圧が前記ガス拡散防止装置
の内部で高く、外部で低い状態で、前記材料源内に配置
された金属材料から前記真空槽内に金属材料物質を放出
させ、前記金属材料物質と前記反応性ガスとを反応さ
せ、その反応生成物を含む薄膜を前記成膜対象物表面に
形成する薄膜形成装置であって、少なくとも両端に開口
部分が設けられた筒状の防着板が、一方の開口部分を前
記材料源方向に向け、他方の開口部分を前記成膜対象物
方向に向けて設けられ、前記防着板を加熱する加熱装置
が設けられたことを特徴とする。

【００２０】この請求項１又は請求項２のいずれか１項
記載の薄膜形成装置については、請求項３記載の発明の
ように、前記加熱装置は加熱する対象物を、前記金属材
料物質の再蒸発温度以上の温度に加熱できるように構成
することが望ましい。

【００２１】これら請求項１乃至請求項３のいずれか１
項記載の薄膜形成装置については、請求項４記載の発明
のように、前記ガス拡散防止装置の外部にシャワーノズ
ルを設け、前記シャワーノズルから前記真空槽壁面に向
けて、前記金属材料物質と反応する安定化ガスを噴霧で
きるように構成することができる。

【００２２】上述した本発明の構成によれば、ガス拡散
防止装置の内部にガス散布装置と成膜対象物とを配置
し、それらを薄膜形成のための材料源と共に真空槽内に
配置し、ガス散布装置からガス拡散防止装置内に反応性
ガスを散布すると共に、材料源内に配置された金属材料
から真空槽内に金属材料物質を放出させると、反応性ガ
スの分圧は、ガス拡散防止装置の内部で高く、外部で低
い状態が作られる。従って、放出された金属材料物質と
反応性ガスとが効率よく反応し、その反応生成物を含む
薄膜を成膜対象物表面に形成することができる。

【００２３】その際、真空槽内のガス拡散防止装置の外
部に設けられた部材のうちには、放出された金属材料物
質が、反応性ガスとは未反応の状態で付着し易い部分が
ある。特に、金属材料が金属マグネシウム等の大気と反
応しやすい物質であった場合には、薄膜形成を行った
後、真空槽内に大気を導入したときに、堆積した金属薄
膜が大気中の酸素や水分と反応し、発火してしまう。

【００２４】そこで、そのような金属材料物質が付着し
やすい部材のうち、熱容量が小さいものには加熱手段を
設け、一旦部材に付着した金属材料物質を加熱により再
蒸発させるようにすると、未反応の状態の金属材料物質
は堆積しなくなり、発火を防止することができる。

【００２５】但し、真空槽自体は熱容量が大きく、未反
応の金属薄膜が堆積しやすい部分であっても加熱するこ
とが困難である。そこで、真空槽内にシャワーノズルを
設け、金属材料物質と反応して不活性な物質を生成する
安定化ガスを、シャワーノズルから真空槽壁面に向けて
噴霧させると、散布されたところの真空槽壁面には、金
属材料物質と安定化ガスとが反応して生成した反応生成
物が堆積するので、活性な金属薄膜は形成されず、真空
槽内に大気を導入した場合でも、真空槽の壁面は発火し
なくなる。

【００２６】真空槽壁面に向けて散布された安定化ガス
は、未反応の金属材料物質で消費されてしまうので、高
温になる部材側には拡散せず、消耗や劣化を早めること
はない。なお、このように、安定化ガスを散布する部分
は、未反応の金属材料物質が到達しやすい部分だけでよ
く、必ずしも真空槽の壁面全部に散布する必要はない。

【００２７】また、金属材料物質が真空槽内で材料源か
ら成膜対象物へ向かう経路の周囲に防着板を設け、真空
槽の壁面に金属材料物質を到達させないようにすること
もできる。この場合、防着板を、少なくとも両端に開口
部分を設けた筒状に成形し、その一方の開口部分を材料
源方向に向け、他方の開口部分を成膜対象物方向に向け
て真空槽内に設け、その防着板に加熱装置を設け、防着
板の内周面に付着した未反応の金属材料を再蒸発させる
ようにすると、防着板の内周面から発火することがなく
なる。

【００２８】以上説明した加熱装置は、真空装置内の部
材や防着板等の加熱対象物を、金属材料物質の真空雰囲
気下での再蒸発温度以上の温度に加熱できるようにして
おくと効果的である。その温度は、例えば金属マグネシ
ウムの場合、３００℃〜７００℃程度である。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１を参照し、符号２は、本発明
の一実施形態の薄膜形成装置であり、真空槽１１内に搬
入された成膜対象物表面にイオンプレーティング法によ
って薄膜形成を行う装置である。

【００３０】この薄膜形成装置２では、真空槽１１内の
底壁側には、符号２０で示した薄膜形成のための材料源
(以下、薄膜材料源と略す)が配置され、天井側に基板ホ
ルダー２４が配置されている。

【００３１】薄膜材料源２０は、銅ハース２１と、銅ハ
ース２１上に設けられた炭素るつぼ２２と、炭素るつぼ
２２内に納められた、金属マグネシウムから成る金属材
料２３とで構成されており、真空槽１１内部では、ホロ
ーカソード１７が、その先端部分１８を金属材料２３に
向けて配置されている。

【００３２】基板ホルダー２４の表面には、円筒形状の
チムニー(ガス拡散防止装置)２５が設けられており、チ
ムニー２５内の基板ホルダー２４表面上には、薄膜材料
源２０に対向してガラス基板から成る成膜対象物１５が
配置されている。

【００３３】チムニー２５内には、成膜対象物１５表面
付近に位置するようにガス散布装置４が配置されてお
り、そのガス散布装置４は、ガス管２６によって、真空
槽１１に固定されている。

【００３４】ガス散布装置４は、成膜対象物１５の径よ
りも大径のリング状パイプで構成されており、そのリン
グ状パイプのうちの成膜対象物１５側に向けられた面に
は、孔が複数列設されている。

【００３５】真空槽１１外部には、直流電源１９と、図
示しないガスボンベと真空ポンプとが配置されており、
その真空ポンプを起動して、排気口１０から真空槽１１
内を真空排気した後、ガス管２６によってガス散布装置
４内に酸素ガス(反応性ガス)を導入すると、ガス散布装
置４の孔から成膜対象物１５に向けて酸素ガスが散布さ
れる。

【００３６】その酸素ガスは、チムニー２５と基板ホル
ダー２４とによって周辺への拡散が防止されており、チ
ムニー２５内の成膜対象物１５表面の酸素ガス分圧が高
く、チムニー２４外の酸素ガス分圧が低くなるようにさ
れている。

【００３７】その状態で、直流電源１９を起動して、銅
ハース２１に正電圧、ホローカソード１７に負電圧を印
加し、ガスボンベ内に充填されたアルゴンガスをホロー
カソード１７先端から金属材料１３に向けて噴出する
と、薄膜材料源２０上にアルゴンガスによるホローカソ
ード放電が発生する。ホローカソード１７内の熱電子が
正電圧が印加された薄膜材料源２０に引きつけられ、金
属材料２３に照射されると、その金属材料２３は高温に
加熱され、真空槽１１内に金属材料物質の蒸気(Ｍｇ蒸
気)が放出される。

【００３８】その蒸気がチムニー２５内に到達すると、
チムニー２５内から拡散しようとする酸素ガスをチムニ
ー２５内に押し戻すと共に、成膜対象物１５表面の分圧
が高い状態の酸素ガスと効率よく反応し、成膜対象物１
５表面に反応生成物を堆積させる。

【００３９】この例では、金属材料物質と反応性ガスと
の反応生成物はＭｇＯであり、その堆積の際、基板ホル
ダー２４の裏面に設けられたヒーター２８に通電し、成
膜対象物１５を所定温度に加熱しておくと、成膜対象物
１５表面に膜質の良いＭｇＯ薄膜１６を形成することが
できる。

【００４０】このように、金属材料物質の蒸気がチムニ
ー２５内に到達すると、チムニー２５内の酸素ガスは金
属材料物質の蒸気と反応し、反応生成物となって消費さ
れてしまうので、チムニー２５外へ流出する酸素ガスの
量は少ない。

【００４１】従って、チムニー２５から離れたところで
は、酸素ガス分圧は低くなっているが、一般に、薄膜材
料源２０から放出された金属材料物質の蒸気は様々な方
向に向かうため、チムニー２５の外部にも到達してしま
う。

【００４２】蒸発源２０とホローカソード１７は、チム
ニー２５の外部にあり、しかもガス散布装置４から離れ
た位置にあるため、酸素ガス分圧は低く、それらの部材
表面には、酸素ガスとは未反応の状態の金属材料物質の
蒸気が到達し、堆積してしまう。

【００４３】この薄膜形成装置２では、真空槽１１内の
ホローカソード１７は、その先端部分１８を除いて円筒
形状の赤外線ヒーター５₁(加熱装置)で覆われており、
また、銅ハース２１の周囲と底面は、容器状の赤外線ヒ
ーター５₂(加熱装置)で覆われている。各赤外線ヒータ
ー５₁、５₂は、加熱対象物を真空雰囲気下での金属材料
物質(この例では金属マグネシウム)の再蒸発温度以上に
加熱できるように構成されており、ホローカソード１７
と銅ハース２１とがその温度に加熱されると酸素ガスと
未反応の金属材料物質の蒸気が付着した場合でも、再蒸
発によって離脱してしまうので、活性な金属材料物質が
堆積することがない。また、赤外線ヒーター５₁、５₂自
身についても、再蒸発温度以上の温度になるので、未反
応の金属材料物質が堆積することはない。

【００４４】金属材料物質の真空雰囲気内での再蒸発温
度としては、例えば３００℃〜７００℃の温度範囲が挙
げられる。金属材料がマグネシウムの場合、赤外線ヒー
タ５₁、５₂の温度は６００℃程度に設定されている。

【００４５】他方、真空槽１１の壁面のうち、金属材料
物質の蒸気が未反応の状態で到達し、堆積しやすい部分
の近傍には、シャワーノズル６₁〜６₃が配置されてお
り、各シャワーノズル６₁〜６₃に列設された孔７₁〜７₃
から真空槽１１の壁面に向けて、金属材料物質と反応
し、不活性な反応生成物を生成する安定化ガスを噴霧で
きるように構成されている。ここでは、安定化ガスとし
て酸素ガスをシャワーノズル６₁〜６₃から流量 ４０ｓ
ｌｍで噴霧した。

【００４６】真空槽１１壁面に酸素ガスが噴霧された状
態では、真空槽１１壁面付近に飛来した金属材料物質の
蒸気や、表面に到達した金属材料物質の蒸気は酸素ガス
と反応するので、真空槽１１壁面には、その反応生成物
である金属酸化物(ここではＭｇＯ)が堆積され、酸素ガ
スと未反応の状態で活性な金属材料物質は堆積されな
い。

【００４７】以上説明したように、本発明の薄膜形成装
置２によれば、真空槽１１内に配置された部材のうち、
金属材料物質の蒸気が付着しやすい部分は赤外線ヒータ
ー５₁、５₂によって加熱されているので、一旦付着した
未反応の金属材料物質は再蒸発によって除去される。ま
た、真空槽１１の壁面のうち、未反応な状態の金属材料
物質が付着する部分にはシャワーノズル６₁〜６₃が設け
られ、安定化ガス(この例では酸素ガス)の噴霧によっ
て、不活性な反応生成物が堆積されるので、活性な金属
材料物質は堆積しない。いずれにしろ、未反応の状態の
活性な金属材料物質は堆積せず、真空槽１１内を大気に
曝しても、酸素や水分と反応する物質がないため、出火
することはない。

【００４８】なお、上記薄膜形成装置２では、ホローカ
ソード１７の先端部分１８は加熱していないが、その部
分は金属材料２３を加熱する際に２０００℃程度の高温
になるため、赤外線ヒーターで加熱しなくても付着した
金属材料物質は再蒸発により除去される。

【００４９】次に、図２の符号３に、本発明の他の実施
形態の薄膜形成装置を示す。この薄膜形成装置３は、真
空槽６１内に搬入された成膜対象物表面にスパッタリン
グ法によって薄膜形成を行う装置であり、上述の薄膜形
成装置２と同様に、真空槽６１内の底壁側に薄膜材料源
７０が配置され、天井側に基板ホルダー７４が配置され
ている。

【００５０】薄膜材料源７０は、ターゲットホルダー７
１と、ターゲットホルダー７１上に設けられた金属マグ
ネシウムから成るスパッタリングターゲット７３とで構
成されており、ターゲットホルダー７１は、真空槽６１
外に配置された直流電源６９の負電位側に接続されてい
る。

【００５１】基板ホルダー７４表面には、円筒形状のチ
ムニー(ガス拡散防止装置)７５が設けられており、チム
ニー７５内の基板ホルダー７４表面上には、スパッタリ
ングターゲット７３に対向して成膜対象物６５が配置さ
れている。また、基板ホルダー７４の裏面にはヒーター
７８が設けられている。

【００５２】チムニー７５内には、上述のガス散布装置
４と同じ構造のガス散布装置５４が配置されており、ガ
ス管７６内に導入された酸素ガスを、ガス散布装置５４
の孔から成膜対象物６５表面に向けて散布できるように
構成されている。

【００５３】真空槽６１内には、少なくとも両端に開口
部分が設けられた中空円錐台形状の筒状の防着板７が配
置され、小さい方の開口部分を薄膜材料源７０の方向に
向け、大きい方の開口部分を成膜対象物６５の方向に向
けて固定されている。この防着板７により、薄膜材料源
７０から放出された薄膜材料物質の粒子が成膜対象物６
５に到達する経路の周囲が防着板７で覆われ、防着板７
外部には到達しないように構成されている。

【００５４】防着板７内にはガス導入管６７の先端部分
６８が突き出されており、真空槽６１内を真空排気した
後、スパッタリングガス(Ａｒガス)をガス導入管６７内
に導入すると、先端部分６８から防着板７内に、スパッ
タリングガスが噴出される。その状態で直流電源６９を
起動し、接地電位に置かれた真空槽６１に対して薄膜材
料源７０側に負電圧を印加すると、スパッタリングター
ゲット７３表面近傍にスパッタリングガスプラズマが発
生し、スパッタリングターゲット７３がスパッタリング
される。

【００５５】その表面から、スパッタリングターゲット
７３を構成する金属材料物質の粒子が放出され、チムニ
ー７５内に到達すると、チムニー７５内から拡散しよう
とする酸素ガスをチムニー７５内に押し戻し、チムニー
７５内の酸素ガス分圧が高くなる。

【００５６】このとき、ヒーター７８によって成膜対象
物６５を所定温度に加熱しておくと、成膜対象物６５表
面に到達した金属材料物質は、分圧が高い状態の酸素ガ
スと効率よく反応し、成膜対象物６５表面に、反応生成
物から成るＭｇＯ薄膜６６が形成される。

【００５７】このとき、酸素ガスはチムニー７５内で散
布されており、チムニー７５内の酸素ガスは金属材料物
質で押し戻され、また、金属材料物質との反応で消費さ
れてしまうため、チムニー７５外の酸素ガス分圧は低く
なっているため、防着板７の内周面には酸素ガスと未反
応の金属材料物質が付着し、堆積してしまう。

【００５８】この薄膜形成装置３では、防着板７の周囲
には抵抗加熱体(加熱装置)８が巻き回されており、抵抗
加熱体８に通電して発熱させ、防着板７を金属材料物質
の再蒸発温度に加熱すると、一旦防着板７の内周面に付
着した金属材料物質は再蒸発によって除去される。

【００５９】他方、真空槽６１の壁面や防着板７の外部
に位置する部材には、金属材料物質は防着板７で遮蔽さ
れ、到達しないので、未反応の状態の金属材料物質が付
着することはない。

【００６０】いずれにしろ、未反応の金属材料物質は堆
積しないので、真空槽６１内に大気を導入しても発火す
ることはない。例えば、成膜対処物６５表面に所定膜厚
(０．５μｍ)のＭｇＯ薄膜６６を形成した後、真空槽６
１内に大気を導入してみたところ、真空槽６１内部は発
火しなかった。

【００６１】なお、この薄膜形成装置３では、赤外線ヒ
ーターを用いなかったが、防着板７の内側に抵抗発熱体
８では加熱できない部材がある場合には、その部材に赤
外線ヒーターを配置して再蒸発温度以上の温度に加熱す
ることもできる。

【００６２】他方、上述の薄膜形成装置２には防着板７
を設けなかったが、赤外線ヒーターによる加熱が困難な
場所には防着板を設け、その防着板を加熱して金属材料
物質を再蒸発させるようにしてもよい。

【００６３】以上説明した金属材料物質はマグネシウム
であったが、本発明の薄膜形成装置は、未反応の状態で
大気に曝されると発火する金属一般に効果的である。ま
た、また、シャワーノズル６₁〜６₃からは反応性ガスと
して酸素ガスを噴霧させたが、本発明はそれに限定され
るものではなく、金属材料物質と反応し、大気中で発火
しない反応生成物にできるガスであれば安定化ガスとし
て広く用いることができる。

【００６４】

【発明の効果】金属材料を薄膜形成材料にできるので、
反応生成物の薄膜を安定に形成できるようになり、特性
の良い薄膜を形成することができる。また、成膜対象物
表面の反応性ガスの分圧を高くできるので、薄膜形成速
度が速くなる。

【００６５】高温に加熱される部材を反応性ガスに曝さ
なくても済むので、部品の消耗が少なくなり、薄膜の連
続形成を行えるようになる。この場合にも、真空槽内に
は、未反応の状態で活性な金属薄膜が形成されないの
で、真空槽内に大気を導入しても発火する危険性はな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】イオンプレーティング法による本発明の薄膜形
成装置を示す図

【図２】スパッタリング法による本発明の薄膜形成装置
を示す図

【図３】従来技術の薄膜形成装置を示す図

【符号の説明】

２、３……薄膜形成装置 ４、５４……ガス散布装置
５₁、５₂、８……加熱装置 ６₁〜６₃……シャワ
ーノズル ７……防着板 １１、６１……真空槽
１５、６５……成膜対象物 ２０、７０……薄膜形
成のための材料源 ２５、７５……ガス拡散防止装置(チムニー)

フロントページの続き (72)発明者 箱守 宗人 茨城県つくば市東光台５−９−７ 日本真 空技術株式会社筑波超材料研究所内 (72)発明者 松浦 正道 茨城県つくば市東光台５−９−７ 日本真 空技術株式会社筑波超材料研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス散布装置とガス拡散防止装置と薄膜
   形成のための材料源とが真空槽内に配置され、 前記ガス拡散防止装置の内部に前記ガス散布装置と成膜
   対象物とを配置し、前記ガス散布装置から前記ガス拡散
   防止装置内に反応性ガスを散布し、前記反応性ガスの分
   圧が前記ガス拡散防止装置の内部で高く、外部で低い状
   態で、前記材料源内に配置された金属材料から前記真空
   槽内に金属材料物質を放出させ、 前記金属材料物質と前記反応性ガスとを反応させ、その
   反応生成物を含む薄膜を前記成膜対象物表面に形成する
   薄膜形成装置であって、 前記真空槽内に放出された金属材料物質が付着し易い部
   材を加熱する加熱装置が設けられたことを特徴とする薄
   膜形成装置。
2. 【請求項２】 ガス散布装置と、ガス拡散防止装置と、
   薄膜形成のための材料源とが真空槽内に配置され、 前記ガス拡散防止装置の内部に前記ガス散布装置と成膜
   対象物とを配置し、前記ガス散布装置から前記ガス拡散
   防止装置の内部に反応性ガスを散布し、前記反応性ガス
   の分圧が前記ガス拡散防止装置の内部で高く、外部で低
   い状態で、前記材料源内に配置された金属材料から前記
   真空槽内に金属材料物質を放出させ、 前記金属材料物質と前記反応性ガスとを反応させ、その
   反応生成物を含む薄膜を前記成膜対象物表面に形成する
   薄膜形成装置であって、 少なくとも両端に開口部分が設けられた筒状の防着板
   が、一方の開口部分を前記材料源の方向に向け、他方の
   開口部分を前記成膜対象物方向に向けて設けられ、 前記防着板を加熱する加熱装置が設けられたことを特徴
   とする薄膜形成装置。
3. 【請求項３】 前記加熱装置は加熱する対象物を、前記
   金属材料物質の再蒸発温度以上の温度に加熱できるよう
   に構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２の
   いずれか１項記載の薄膜形成装置。
4. 【請求項４】 前記ガス拡散防止装置の外部にシャワー
   ノズルが設けられ、 前記シャワーノズルから前記真空槽壁面に向けて、前記
   金属材料物質と反応する安定化ガスを噴霧できるように
   構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のい
   ずれか１項記載の薄膜形成装置。