JPS60124921A - 薄膜蒸着装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、薄膜蒸着装置に関し、特にクラスタイオンビ
ーム蒸着法により薄膜を蒸着形成する場合の蒸気発生源
の改良に関するものである。

〔従来技術〕

一般に、クラスタイオンビーム蒸着法による薄膜蒸着方
法は、真空槽内において、基板に蒸着すべき物質の蒸気
を噴出して該蒸気中の多数の原子が緩く結合したクラス
タ（塊状原子集団）を生成し、該クラスタに電子のシャ
ワーを浴びせて該クラスタをそのうちの１個の原子がイ
オン化されたクラスタ・イオンにし、該クラスタ・イオ
ンを加速して基板に衝突せしめ、これにより基板に薄膜
を蒸着形成する方法である。

このような薄膜蒸着方法を実施する装置として、従来、
第１図及び第２図に示すものがあった。第１図は従来の
薄膜蒸着装置を模式的に示す概略構成図、第２図はその
主要部の一部を切り欠いて内部を示す斜視図である。図
において、１は所定の真空度に保持された真空槽、２ば
該真空槽１内の排気を行なうための排気通路で、これは
図示しない真空排気装置に接続されている。３は該排気
通路２を開閉する真空用パルプである。

４は直径１ｍｍ〜２ｍＩｎのノズル４ａが設けられた密
閉形るつぼで、これは通當カーボン製である。

そしてこのるつぼ４には基板に蒸着されるべき蒸着物質
、例えば銅（（：ｕ）　、コバル）　（Ｇｏ）等の粉末
状金属５が収容される。６は上記るつぼ４に熱電子を照
射し、これの加熱を行なうボンバード用フィラメント、
７はモリブデン（Ｍｏ）やタンタル（Ｔａ）等で形成さ
れ」ニラフィラメント６からの輻射熱を遮断する熱シー
ルド板であり、上記るつぼ４、ボンバード用フィラメン
ト６及び熱シールド板７により、基板に蒸着すべき物質
の蒸気を上記真空槽１内に噴出してクラスタを生成せし
める蒸気発生源８が形成されている。なお、１９は上記
熱シールド板７を支持する絶縁支持部材、２０は上記る
つぼ４を支持する支持台である。

９は２０００℃以上に熱せられてイオン化用の熱電子１
３を放出するイオン化フィラメント、１０は該イオン化
フィラメント９から放出された熱電子１３を加速する電
子引き出し電極、１１はイオン化フィラメント９からの
輻射熱を遮断する熱シールド板であり、上記イオン化フ
ィラメント９．電子引き出し電極１０及び熱シールド板
１１により、上記蒸気発生源８からのクラスタをイオン
化するためのイオン化手段１２が形成されている。なお
、２３は熱シールド板１１を支持する絶縁支持部材であ
る。

１４は上記イオン化されたクラスタ・イオン１６を加速
し、これを基板１８に衝突させて薄膜を蒸着させる加速
電極であり、これは電子引き出し電極ｌＯとの間に最大
１０ｋＶまでの電位を印加できる。なお、２４は加速電
極１４を支持する絶縁支持部材、２２は基板１８を支持
する基板ホルダ、２１は該基板ホルダ２２を支持する絶
縁支持部材、１７はクラスタ・イオン１６と中性クラス
タ１５とからなるクラスタビームである。

次に動作について説明する。

まず蓼着すべき金属５をるつぼ４内に充填し、上記真空
排気装置により真空槽１内の空気を排気して該真空槽１
内を１０　’Ｔｏｒｒ程度の真空度にする。

次いで、ボンバード用フィラメント６に通電して２００
０〜２２００℃まで発熱せしめ、該ボンバード用フィラ
メント６からの輻射熱により、または該フィラメント６
から放出される熱電子をるつぼ４に衝突さセること、即
ち電子衝撃によって、該るつぼ４内の金属５を加熱し尊
発せしめる。そして該るつぼ４内の金属蒸気圧が０．１
〜１０Ｔｏｒｒ程度になるまで昇温すると、ノズル４ａ
から噴出した金属蒸気は、るつぼ４と真空槽ｌとの圧力
差により断熱膨張してクラスタと呼ばれる、多数の原子
が緩く結合した塊状原子集団となる。

このクラスタ状のクラスタビーム１７は、イオン化フィ
ラメント９から電子引き出し電極１０によって引き出さ
れた熱電子１３と衝突し、このため上記クラスタビーム
１７の一部のクラスタはそのうちの１個の原子がイオン
化されてクラスタ・イオン１６となる。このクラスタ・
イオン１６は加速電極１４と電子引き出し電極１０との
間に形成された電界により適度に加速されて基板１８に
衝突し、これにより該基板１８上に薄膜が蒸着形成され
る。またこの際、イオン化されていない中性クラスタ１
５は、上記るつぼ４から噴出された運動エネルギでもっ
て上記基板１８に衝突し、上記クラスタ・イオン１６と
ともに該基板１８上に蒸着される。

ところがこの従来の装置では、蒸着物質５の蒸気を得る
際に、るつぼ４を加熱することによってその中に充填さ
れた蒸着物質５を加熱し、その蒸気を得るようにしてい
るため、熱効率が悪く、装置の運転に弗素に大きな電力
が必要であるという欠点があった。さらに、蒸着物質５
として反応性の高い物質、例えばコバルト、アルミニウ
ム、ケイ素などを使用する場合においては、溶融した上
記蒸着物質５と高温に加熱されたるつぼ４とが反応し、
該るつぼ４が侵食されるとともに、侵食されたるつぼ材
が蒸着膜中に混入してしまうという欠点があった。

〔発明の概要〕

この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、るつぼ内に蒸着物質からなる蒸
着物質ワイヤを配設し、この蒸着物質ワイヤの先端にレ
ーザー光、電子ビーム等のビームを照射して該蒸着物質
を蒸気化するとともに、上記蒸着物質ワイヤをるつぼ内
に連続的に供給することにより、装置の運転に必要な電
力を低減できるとともに、るつぼの侵食を無くして高品
質の蒸着膜を形成することができ、さらには長時間蒸着
が容易に実現できる薄膜蒸着装置を提供することを目的
としている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図について説明する。

第３図は本発明の一実施例による薄膜蒸着装置を模式的
に示す概略構成図であ、す、図において、第１図と同一
符号は同−又は相当部分を示す。３０は蒸着物質がワイ
ヤ状に形成された蒸着物質ワイヤ、３１はレーザー発振
器（ビーム発生源）であり、これはそのレーザー光３２
が熱シールド板７及びるつぼ４の照射孔７ｂ、４ｂを通
って上記蒸着物質ワイヤ３０の先端に照射されるよう配
置されている。３３は上記蒸着物質ワイヤ３０が巻取収
納されたリール、３４はこのり−ル３３の蒸着物質ワイ
ヤ３０をるつぼ４内に供給するためのローラ（蒸着物質
ワイヤ供給手段）であり、上記るつぼ４．レーザ発振器
３１．ローラ３４．及び熱シールド板７により、蒸着物
質蒸気を真空槽１内に噴出してクラスタを発生する蒸気
発生源８０が構成されている。

次に動作について説明する。

まず従来と同様に、真空槽ｌ内を真空排気装置によりＩ
Ｑ　Ｔｏｒｒ程度の真空度に排気する。

次にレーザー発振器３１によってるつぼ４内の蒸着物質
ワイヤ３０先端にレーザー光３２を照射すると、該蒸着
物質ワイヤ３０は加熱され、所定の温度に達すると該蒸
着物質の蒸気が発生し始める。ここで、レーザー光３２
の照射が継続されている間、上記蒸着物質ワイヤ３０は
蒸発によって消耗されるが、ローラ３４によって、リー
ル３３に収納されている蒸着物質ワイヤ３０が上記るつ
ぼ４内に連続的に供給されるので、長時間にわたって蒸
着物質蒸気を発生することが可能となる。

そして上記るつぼ４内の蒸気圧が０．ＩＴｏｒｒ以上に
なると該るつぼ４のノズル４ａから上記蒸着物質の蒸気
が噴出し、これによりクラスタが形成される。

このるつぼ４からのクラスタの一部は、イオン化手段１
２からの熱電子１３によってイオン化されてクラスタ・
イオン１６となり、このクラスタ・イオン１６は加速電
極１４と電子引き出し電極１０との間°に形成された電
界によっ適度に加速されて基板１８に衝突し、これによ
り基板１８上に薄膜が蒸着形成される。またこの際、中
性クラスタ１５は上記るつぼ４から噴出された運動エネ
ルギでもって上記基板１８に１■ｉ突し、上記クラスタ
・イオン１６とともに該基板１８上に蒸着される。

ここで、第３図におけるフィラメント６は、従来のよう
にるつぼ４全体を加熱するためのものとは異なり、るつ
ぼ４のノズル４ａの部分だけを加熱するためのものであ
る。即ち、るっぽ４内で発生した金属蒸気はノズル４ａ
の部分で冷却されて液滴となり、これが該ノズル４ａを
塞いでしまうことかあ、るが、上記フィラメント６によ
りノズル４ａの部分を加熱しておけば、上述のような問
題を防止することができる。

このような本実施例装置では、従来装置におけるボンバ
ード用フィラメントは全く必要でなく、レーザー光３２
の照射によって蒸着物質を直接加熱するようにしている
ので、熱効率は大幅に改善され、装置の運転に必要な電
力を著しく低減できる。また従来のように溶融した金属
がるつぼ４内に存在しないため、あるいは存在してもご
く少量であるため、るつぼ４の侵食はほとんど起こらず
、蒸着膜中にるつぼ材が混入するようなこともない。

さらに、蒸着物質はるつぼ４外部から連続的に供給され
るので、るつぼ４の容積を弗素に小さくでき、しかも長
時間の蒸着が可能となり、また従来のように、るつぼ４
のふたを開けて蒸着材料を供給するという煩雑な作業も
必要なく、その作業効率は著しく改善される。

なお、−上記実施例ではビーム発生源としてレーザー発
振器を使用し、そのレーザー光によって蒸着物質を加熱
するようにしたが、これは電子ビームを発生する電子銃
を使用してもよく、上記実施例と同様の効果が得られる
。

（発明の効果〕 以上のように、この発明に係る薄膜蒸着装置によれば、
るつぼ内に蒸着物質からなる蒸着物質ワイヤを配設し、
この蒸着物質ワイヤにレーザー光等のビームを照射し該
蒸着物質を蒸気化するとともに、上記蒸着物質ワイヤを
るつぼ内に連続的に供給するようにしたので、装置の運
転に必要な電力を低減できるとともに、るつぼの侵食を
無くすことができ、さらには長時間蒸着が容易に実現で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の薄膜蒸着装置の概略構成図、第２図はそ
の真空槽内を示す斜視図、第３図は本発明の一実施例に
よる薄膜蒸着装置の概略構成図である。 １・・・真空槽、４・・・るつぼ、１２・・・イオン化
手段、１４・・・加速電極、１５・・・中性クラスタ、
１６・・・クラスタ・イオン、１８・・・基板、３０・
・・蒸着物質ワイヤ、３１・・・レーザー発振器（ビー
ム発生堀）、３４・・・ローラ（蒸着物質ワイヤ供給手
段）、８０・・・蒸気発生源。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　大岩増雄 第１図 第２図 第１頁の続き ０発　明　者　伊　奈　照　夫　尼崎市塚日来町作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１１所定の真空度に保持された真空槽と、該真空槽内
   に設けられその中に基板に蒸着すべき物質からなる蒸着
   物質ワイヤが配設されたノズル付るつぼ、上記蒸着物質
   ワイヤの先端にビームを照射してＥ記蒸着物質の蒸気を
   発生せしめるビーム発生源、及び上記蒸着物質ワイヤを
   上記るつぼ内に連続的に供給する蒸着物質ワイヤ供給手
   段を有し上記ビーム照射により上記るつぼから蒸着物質
   の蒸気を噴出して上記蒸着物質の多数の原子が緩く結合
   したクラスタを発生する蒸気発生源と、該蒸気発生源か
   らのクラスタをイオン化するイオン化手段と、該イオン
   化されたクラスタ・イオンを加速しこれをイオン化され
   ていない中性クラスタとともに基板に衝突させて薄膜を
   蒸着させる加速電極とを備えたことを特徴とする薄膜蒸
   着装置。