JPS60200957A

JPS60200957A - イオンビ−ム蒸着装置

Info

Publication number: JPS60200957A
Application number: JP5900084A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Morimoto; 清森本; Toshinobu Takagi; 高木　俊宣
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 1984-03-26
Filing date: 1984-03-26
Publication date: 1985-10-11
Also published as: JPH0448869B2

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】〔産業上の第１」用分野］この発明は、蒸気化した物質の少なくとも一部をイオン
化するイオン化領域を備え、このイオン化領域によりイ
オン化した蒸気化物質に運動エネルギを付与し、前記イ
オン化した蒸気化物質をイオン化されない蒸気化物質と
ともに基板に輸送して前記基板上に蒸着させるイオンビ
ーム蒸着装置に関する。

〔従来技術〕

従来、蒸着膜形成技術として、イオンブレーティング法
、イオンビーム蒸着法、クラスタイオンビーム蒸着法な
どがあり、蒸着膜をＩｇ成させようとする物質をイオン
化し、これに加速電圧を加えて運動エネルギを与え、あ
るいはイオンの持つ電荷の効果を併用して膜の結晶性や
物理的諸性質を制御しようとするものである。

１求しかし、従来の技術においそり加速電極によるイオンビ
ームの集束作用等のため、たとえば基板［面積が広くな
ると、基板の中央部分と周辺部分でイオンの混在量が不
均一となる。したかつて、基板上に均一な膜を形成する
ことが困難であり、まだ、基板上の所定の部分に所要の
膜を形成することができない。

〔発明の目的〕

この発明は、基板上に形成される膜を均一にしたり、あ
るいは基板上の所定の部分にそれぞれ所要の膜を形成で
きるイオンビーム蒸着装置を提供することを目的とする
。

〔発明の構成〕

この発明は、蒸気化した物質の少なくとも一部をイオン
化するイオン化領域を備え、該イオン化領域によりイオ
ン化した蒸気化物質に運動エネルギを付与し、＠記イオ
ン化した蒸気化物質をイオン化されない蒸気化物質とと
もに基板に輸送して前記基板上に蒸着させるイオンビー
ム蒸着装置において、前記イオン化領域と前記基板との
間に、前記イオン化した蒸気化物質を加速し運動エネル
ギを付与する加速電極と、前記イオン化した蒸気化物質
を偏向する偏向手段とを設けたことを特徴とするイオン
ビーム蒸着装置である。

〔発明の効果〕この発明は、イオン化領域と基板との間に、力１速電極
のほかに、イオン化した蒸気化物質を偏向する偏向手段
を設けたことにより、イオン化した蒸気化物質のみが偏
向電圧に感応し、基板上に形成される膜が不均一になる
ような場合であっても膜を均一に形成することができ、
また、基板上の所定の部分に所要の膜を任意に形成する
ことができる。

〔実施例〕

つぎにこの発明を、その実施例を示した図面とともに、
詳細に説明する。

まず、１実施例を示した第１図について説明する。

噴射ノズル（１）を有するるつは（２１の中に蒸着させ
ようとする物質（３）を押入し、るつぼ加熱用電子放出
フィラメント（４）からの電子放出によってるつは１２
）を衝撃加熱する電子衝撃形加熱方式により、蒸着させ
ようとする物質（３）を蒸気化する。なお、るつぼ（２
）の炉壁に直接大成流を流す直接加熱方式や、るつぼ（
２１の周囲にヒータを配設して加熱するヒータ加熱方式
や、それらの組み合わせ方式を用いることもできる。

そして、るつぼ（２１内で蒸気化し、１０−２〜数ト一
ル程度の高圧蒸気となった蒸着物質は、ノズルｆ１＋か
ら高真空中へ噴射し、断熱膨張にもとすく過冷却現象に
より、５００〜２０００個の塊状原子集団（クラスタ）
を形成し、噴射時のエネルギをもって基板１５）へ向っ
て飛行するクラスタ流（６）となる。

その時、イオン化用電子放出フィラメント（７）と、そ
れより電子を引き出すだめのメツシュ状イオン化用電子
引き出しグリッド（８）に印加された電子引き出し用正
電圧（２００Ｖ〜ＩＫＶ程度）によって電子ジャワが形
成され、フィラメント（７）と同電位の遮蔽電極（９）
のたすけをかりて効率よくクラスタ流（６）に照射され
、クラスタの一部をイオン化する。この部分がいわゆる
イオン化領域αＯである。

そして、クラスタの場合、イオン化と云っても５００〜
２０００個のクラスタ構成原子のうち、１個の原子しか
イオン化していないか、イオン化したクラスタを加速す
るだめに加速電極（１１）による電界がイオン化領域ａ
Ｑの方へ浸み出してきて集束レンズ系をつくる。

そのため、加速電圧によってイオン化されたクラスタが
中心軸の方に集束され、基板ホルダ］１２１上の基板（
５）の上に形成される膜は、イオン化領域００でイオン
化され集束作用を受けたクラスタイオンと、イオン化さ
れなくてそのまま直進し基板（５）に射突した中性クラ
スタの割合が一様にならず、その上、用途に適した加速
電圧が変るたびに分布も変ると云う不都合を生する。

しかし、この実施例においては、加速電極（１１）と基
板（５）との間に偏向電極（１３１を設けている。

そして、るつぼ（２）側をアースし、基板ホルダ（１２
１と加速電極（１１）に必要とする膜質が実現できる最
適の電圧を電源（１４）によって印加し、るつぼ（２）
の加熱を電源（１５）によるフィラメント（４）からの
電子放出で行ない、フィラメント（４）自身の加熱を電
源ｆ１６１で行なっている。

このようにして、ノズルｆｉ＋から噴射した蒸気化物質
は、クラスタとなって基板（６）に向って飛行するが、
途中でイオン化用電子放出フィラメント（７）からの電
子放出がイオン化用電子引き出しグリッド（８）によっ
て行なわれ、これによりイオン化される。なお、フィラ
メント（７）の加熱Ｌｋ図示しなし）適当な電源で行な
い、電子の引き出し６ま電源（Ｉ７）で行なわれる。

そして、イオン化したクラスタと中性クラスタが混在し
たまま基板（５）に向って飛行し、電源（１４１の電圧
を自動的にあるいは手動で調整する。

一方、偏向電極（１３）には、トランス囮の２次巻線（
１９１を弁して交流′を王を印加し、２次巻：Ｎ（＋ｓ
の中間タップ列を電ｉｊ９！１４１の可変夕゛ンプ（２
１）に接続し、可変タップ（２１）の位置により中間タ
ップ、すなわちイ扁向電極の基糸電位を、イオン化領塘
００の′眠位力）らカロ速電極（１１）の電位の間に選
択し、イオンイしクラスタ粒子の分布を制御し、合オつ
せてそれに重畳させるトランス（１８）の交流電圧によ
り、クラスタイオンビームを偏向し、基板（５）上に蒸
着する膜の性質を市１ｊ御する。

なお、偏向電極（１３１の偏向周波数（よ、商用電源の
６０Ｈｚのほか、６０Ｈｚより低くても、また高くても
よい。

また、偏向電極（ＩＪへの偏向電圧波形（′！、第２図
（ａ）に示すような鋸歯状波のスイープてもよく、また
、同図（ｂ）に示すように、意識的に半分だ（ナスイー
プし、基板（５）の蒸着面の残り半分にイオンを移送し
ないようにしてもよい。さらに、同図（Ｃ）に示すよう
なスイープを用いることもできる。

したかつて、偏向電極０３１への偏向周波数、偏向電圧
波形を変えることにより、プログラムに従って部分的に
イオンの混在量を増減し、濃淡をつむすることができる
。、また、基板（６１面の広竣にわたって一様な膜を形
成したり、ある１７）４ま特定の膜質（物性的諸性質、
結晶性１組成比）を得ること力Ｓできる。さらに、クラ
スタ発生部、イオンイし部などの設計が適当でなく、イ
オン化したクラスタカＳ一様にクラスタビームの中に分
布して０なｌ、）ような場合でも、これを等測的に一様
にすること′／Ｊ）できる。

つぎに、前記実施例の実験結果の１例につｌＪｌで説明
する。

るつぼ（２）にＭｇＦ９を押入し、イオン化用電子放出
フライメント（７）間の電流１００　ＦＭＡ　、加速電
極（１１１への印加電圧１０ＫＶ、対向した偏向電極（
１３１の周波数に商用周波数、トランスｔ１８１への印
加を単相１５０Ｖ。

中間タップ−〇電位をアース゛亀位、基板ホルダ（１２
の温度３２０℃、基板（５）をガラス基板とし、１５分
間蒸着した結果、第３図の顕微鏡写真（ａ）に示すよう
に、均一な弗化マグネシウム膜が得られた。しかし、同
一条件で偏向電極（１３１を用いない場合は、同図（ｂ
）に示すように、きわめて不均一な膜であ℃た。つきに
、この発明の他の実施例を、その−郡を示した第４図と
ともに説明する。

同図は、第１図のトランスｆ１８１の代りに、正弦波三
角波、鋸歯状波等を発生する関数電圧発生器＋２２を用
い、暴悪電位は、電圧調整器１２３１を弁して液封電位
から加速電極（Ｉｌｌの電位まての間の電位とじ六もの
である。

つぎに、この発明のさらに他の実施例を、その一部を示
した第５図とともに説明する。

この場合は、Ｘ軸、ＹＩｌｌ］にそれぞれ偏向電極圀−
を対向して配設し、Ｘ軸の偏向電極（財）にＸ軸偏向電
圧発生部鶴から填６図（ａ）に示す出力を印加ＬＹ軸の
偏向電極２ＤにＹ軸偏向電圧発生部聞から第６図（ｂ）
に示す出力を印加し、イオンビームをジグザグ状に振る
ようにしたものである。

また、この発明の他の実施例の一部を示した第７図は、
Ｘ軸偏向電極１２＆およびＹ軸偏向電極（２９）にそれ
ぞれ第８図（ａ）、　（ｂ）に示す９０°位相差の異な
る正弦波を印加し、かつ、その波高値を漸次増大させる
ようにしたものである。

なお、イオンビームの偏向手段は、前記各側のほか、磁
界偏向を用いることも可能である。

さらに偏向電極は、加速電極（１１）と基板；５）の間
に設ける代りに、イオン化領域叫と加速電極（１１）の
間に設けてもよい。

また、前記実験例の弗化マグネシウム膜は、たとえばレ
ーザ反射鏡のオプティカルコーティングに用いられる。

さらにこの発明は、ＭｇＦ、のほか、ＺｎＯ，Ｓｉ　、
　Ａｕ。

’　Ａｇ、　ＧａＡｓ、　Ｂｅｄ、　ＧａＰ等のすへて
に対しても有効に適用される。

また、ＺｎＯでイオン化クラスタの混在量を変えルよ、
結晶性か変り、イオンの量が多い程カラス基板上に形成
した膜がＣ軸優先方位をもつ。したがって光の減衰率を
部分的Ｖｒｃ１制御でき、オプティカルウェーブカイト
を作るのに新技術を提供できる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明のイオンビーム蒸着装置の実施例を示し
、第１図は１実施例の正面図、第２図（ａ）。（ＩＬ（Ｃ）は偏向屯田波形図、第３図（ａ）、　（ｂ
）は顕微鏡写真、礪４図は他の実施例の一部の正面図、
第５図はさらに他の実施例の一部の平面図、第６図（ａ
）。（１））は偏向屯田波形図、第７図は他の実施例の一部
の平面図、第８図（ａ）、　ｆｌ））は偏向電圧波形図
である。＋＋）・・・噴射ノズル、（５）−・・基板、００　イ
オン化領域、（１１）・加速電極、（１３１偏向電極。代理人　弁理士　藤　１）龍太部第１図第２図ＣＱ）、（ｂ）２発明の名称イオンビーム蒸着装置３補正をする者事件との関係　易゛　許　出　廚ｉ　人代表者　衛　藤
　五　部４代理人　〒５３０住　所　大阪市北区東天満２丁目９番４号５補正命令の
日刊　昭和５９年６月６日らびに図面の第３図ないし第
８図７　補正の内容（１）第９頁第５〜６行の「第３図・・・ように、」を
削除。（２）　同頁第８行の［同図（１〕）に示すように、」
を削除。（３）同頁第１Ｏ行の「第４図」を「第３図」に補正。（４）同頁第１７行の「第５図」を「第４図」に補正。（５）同頁第２０行の「第６図」を「第５図」に補正。（６）第１０頁第２行の「＃−６図」を「≠５図」に補
正。（７）同頁第５行のｔ←７図ｊを１−手６図」に補正。（８）　同頁第６行の「第８図」を「第７図」に補正。（９）第１！頁第９〜１０行のｒ（ａ）　、　（＋））
は・・・・・・第４図」を削除。００　同頁第１Ｏ行の「第５図」を「第４囚に補正。ａη　同頁第１１行の「第６図」を「第５図」に補正。Ｑ４　同頁第１２行の「第７図」を「第６図」に補正。（１３同頁第１３行の「第８図」を「第７図」に補正。０４）　図面の第３図を削除。萌　別紙朱筆のとおり、図面の第４図を第３図に。第５図を第４図に、第６図を第５図に、第７図を第６図
におよび第８図を第７図にそれぞれ補正。

Claims

【特許請求の範囲】

■　蒸気化した物質の少なくとも一部をイオン化するイ
オン化領域を備え、該イオン化領域によりイオン化した
蒸気化物質に運動エネルギを付与し、前記イオン化した
蒸気化物質をイオン化されない蒸気化物質とともに基板
に輸送して前記基板上に蒸着さぜるイオンビーム蒸着装
置において、前記イオン化領域と前記基板との間に、前
記イオン化した蒸気化物質を加速し運動エネルギを付与
する加速電極と、前記イオン化した蒸気化物質を偏向す
る偏向手段とを設けたことを特徴とするイオンビーム蒸
着装置。