JPS60262963A - 化合物薄膜蒸着装置 - 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〕 この発明は、化合物薄膜蒸着装置、特にスラスタイオン
ビーム蒸着法により高品質の化合物薄膜を蒸着形成する
装置に関するものである０〔従来技術〕 従来、この種の装置として第１図及び第２図に示すもの
があった。第１図は従来の化合物薄膜蒸着装置を模式的
に示す概念図、第２図は従来の化合物薄膜蒸着装置の主
要部の一部切り欠いて内部を示す斜視図である。

図において（１）は真空槽ＱＱを所定の真空度に保持す
る真空排気装置、（２）は例えば酸素等の常温ガスが充
積されているガスボンベ、（３）ａ常温ガスを真空槽Ｑ
Ｏに導入するためのリークパルプ、（４）はノズル（イ
）を有する密閉型るつぼで中に基板（９）に蒸着すべき
物質（ロ）例えば亜鉛等が装置されている。（５）はる
つぼ加熱用フィラメント、（６）はイオン化用フィラメ
ントで２０００℃位に熱せられ、ここから放出される電
子（２）はグリッド（７）により加速され物質蒸気のク
ラスタαぐを衝撃し、その一部をイオン化する。

（８）はイオン化されたクラスタイオン（至）を加速し
、イオン化されていない中性クラスタＱ４と共に基板（
９）に衝突させる加速電極、（１５−ａ）および（１５
−ｂ）は熱シールド板である。なお０時は基板に蒸着す
べき物質の蒸気を真空槽ＯＱ内に噴出して、物質（ロ）
のクラスタを発生する蒸気発生源で上記密閉型るつぼ（
４）及びるつぼ加熱用フィラメント（５）よりなるＯａ
′ｈｕクラスタをイオン化するイオン化手段で、イオン
化用フィラメント（６）及びグリッド（７）よりなる。

次に動作について説明する。

真空排気装置（１）によって真空槽ＱＱ内が１０’ＴＯ
ｒｒ台の真空度になるまで排気した後リークパルプ（３
）を開き常温ガス（ここでは酸素）を導入する。

次いでるつぼ（４）内の蒸気圧が数ＴＯｒｒになる温度
（物質ＱυがＺｎの場合５００℃位）までるつぼ加熱用
フィラメント（５）から放出される電子をるつぼ（４）
に衝撃することによって加熱すると、物質（６）は蒸気
化し、ノズル穴に）から真空中に噴射する。

この噴射する物質蒸気はノズル穴■を通過する際に凝縮
し、クラスタα◆と呼ばれる塊状集団が形成される。こ
のクラスタリ（状の物質蒸気は次いでイオン化用フィラ
メント（６）から放出される電子（２）によって部分的
にイオン化させ、クラスタイオン（至）となり、さらに
電界による加速をうけてイオン化されていない中性クラ
スタと共に基板（９）に衝突する。一方、基板（９）付
近には常温ガスが存在し、基板（９）付近で物質蒸気と
常温カスとの反応が進行するため反応生成物である化合
物（ここではＺｎ０）が基板（９）上に蒸着することに
なる。

ところがこのような従来の装置では、真空槽ＱＯ内の常
温ガスは分子状態であり活性度が低く、得られる膜の密
度が低いという欠点があった。

また常温ガスは基板（９）付近で一様に存在するため、
該基板上の局所的に膜の成分または膜質を制御した薄膜
を形成することができないという欠点があった。

さらに、真空槽ＱＱ内に導入した常温ガスの大部分は排
気され、薄膜形成にあずかる常温ガスは非常に少な、く
、また常温ガスとして反応性ガス、たとえば酸素を用い
た場合は、クラスタイオンを形成する装置において高温
に熱せられる部分、たとえはフィラメント（５）および
（６）が急激に消耗する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、同一真空槽内に蒸着すべき物質の
クラスタを発生する蒸気発生源、このクラスタをイオン
化するイオン化手段及びクラスタイオンを加速する加速
電極よりなるクラスタイオンビーム蒸着装置を物質の蒸
着時に、基板面にむけて常温ガスのイオンビームを発生
させる化合物薄膜形成用のイオンビーム発生装置とを設
けることにより、高品質の化合物薄膜が形成できる装置
を提供するものである。

〔、発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第３
図はこの発明の一実施例による化合物薄膜蒸着装置を模
式的に示す概念図であり、図において（ト）は、真空槽
ＱＱ中に設けられ、物質（ロ）の蒸着時に、基板（９）
面にむけて、常温、−ガスのイオンビームを発生させる
化合物薄膜形成用のイオンビーム発生装置であり、第３
図では高周波放電形イオン源を用いた場合を示している
。

（２１−ａ）　（２１−ｂ）及び（２１−ｃ）　（総称
する時はｃ２１））はイオンビームを集束する集束手段
で、静電レンズ系を示す。　（２２−ａ）　（２２ｂ）
　（総称する時は四）はイオンビームを偏向する偏向手
段で偏向電極である。四は常温ガス０りのイオンである
。

次に動作について説明する。

真空排気装置（１）により真空槽ＱＧ内が１０−’ＴＯ
ｒｒ台の真空度になるまで排気した後、イオンビーム発
生装置Ｑｌ１９を作動させて常温ガス四のイオン（イ）
を基板（９）に衝突させる。

一方、第３図に示すように基板（９）面に対し傾斜し、
真空槽ｑＱ内に固定されたるつぼ（４）から噴射される
蒸着物質（ロ）のクラスタ（至）およびＱ４を従来法と
同様な動作によって基板（９）上へ衝突させると、基板
（９）付近では物質蒸気のクラスタ（至）およびαぐと
、常温ガスα９Ｑイオン（ト）との反応が進行する０こ
のイオン叫は化学的に非常に活性度が高いので基板（９
）上には膜密度の高い高品質の化合物薄膜が形成される
ことになる。

なお、第３図に示される上記実施例では常温ガス四のイ
オン（ホ）は特に集束させていないが、静電レンズ系（
２１−ａ）、　（２１−ｂ）及び（２１−ｃ）を用いて
集束し、さらに偏向電極（２２−ａ）及び（２２−ｂ）
を用いることにより、イオンビームの基板（９）上での
照射位置を制御することによって局所的に膜の成分及び
膜質を制御することができる。

また上記実施例では、イオンビーム発生装置（７）静電
レンズ系（２１−ａ）、　（２１−ｂ）及び（２１−ｃ
）、偏向電極（２２−ａ）及び（２２−ｂ）を真空槽ａ
Ｏ内に設けたものを示したが、真空槽ＱＱの外壁に設け
て、イオンビームのみを真空槽ＱＯ内に導入し基板（９
）面に照射しても同様の効果が得られる。

さらに上記実施例ではイオンビーム発生装置（ト）は高
周波放電形イオン源を用いたものを示したが常温ガスの
イオンを得られるものであれば他の形式のイオン源を用
いてもよい。

また上記実施例ではるつぼ（４）は基板（９）面に対し
て傾斜させたものを示したが、基板（９）面の真下にあ
っでもよいことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、同一真空槽内にクラ
スタイオンビーム蒸着装置と物質の蒸着時に、基板面に
むけて、常温ガスのイオンビームを発生させる化合物薄
膜形成用のイオンビーム発生装置とを設けたので、常温
ガスの活性度が高まり、膜密度の高い高品質の化合物薄
膜が製造できる効果がある。

また、常温ガスを指向性の強いイオンビームとして基板
に衝突させるために、例えば、クラスタイオンビーム蒸
着装置の高温に熱せられる部分には常温ガスはほとんど
存在しないので常温ガスによるこれらの高温部分の消耗
（例えば酸化等の腐蝕）が極めて少なくなるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の化合物薄膜蒸着装置を模式的に示す概念
図、第２図は従来の化合物薄膜装置の主要部の一部を切
り欠いて内部を示す斜視図、第３図はこの発明の一実施
例による化合物薄膜蒸着装置を模式的に示す概念図であ
る。 図中、（４）Ｆｉ密閉型るつぼ、（５）はるつぼ加熱用
フィラメント、（６）はイオン化用フィラメント、（７
）はグリッド、（８）は加速電極、（９）は基板、明は
真空槽、ａυは物質、ａ３はクラスタイオン、０４は中
性クラスタ、ａ呻は蒸気発生源で密閉盤るつぼ（４）及
びるっは加熱用フィラメントで構成される。α力はイオ
ン化手段でイオン化用フィラメント（６）及びグリッド
（７）により構成される。（ト）はイオンビーム発生装
置、ＱＱ＃ｉ常温ガス、？υは集束手段、■は偏向手段
である０ 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３図 手続補正書（自発） ５ｇ　９　２７ 昭和　年　月　日 特許庁長官殿 １、事件の表示　特願昭５９−１１６９０８号２、発明
の名称　化合物薄膜蒸着装置 ３、補正をする者 代表者　片−山　仁　八　部 ４、代理人 ６、補正の対象 明細書の特許請求の範囲および発明の詳細な説明および
図面の簡単な説明の欄。 ６、　補正の内容 １１）　明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり訂正す
る。 ＋２）　明細書の第２頁第１行〜第２行の「スラスタ」
を「クラスタ」に訂正する （３）　同第２頁第１８行の「グリッド」を「電子引き
出し電極」に訂正する。 【４）　同第８頁第１０行、第１８行及び第６頁第９行
ｃｒ）　ｒＴＯｒｒ」をｒＴｏｒｒ」に訂正する。 ＋６）　同第９頁第４行及び第８行の「グリッド」を「
電子引き出し電極に訂正する。 ７、　添は書類の目録 補正後の特許請求の範囲を記載した書面　１通以上 特許請求の範囲 （υ　所定の真空度に保持された真空槽、この真空槽内
に設けられ、基板に蒸着すべき物質の蒸気を上記真空槽
内に噴出して上記物質のクラスタを発生する蒸気発生源
、上記クラスタをイオン化するイオン化手段、イオン化
されたクラスタイオンを加速し、イオン化されていなり
中性クラスタと濯 共に上記基板に衝突させるゲ速電極、及び上記真空槽中
に設けられ、上記物質の蒸着時に上記基板面にむけて、
ガスのイオンビームを発生させる化合物簿膜形成用のイ
オンビームの発生装置を備えた化合物簿膜蒸着装置。 （２）　イオンビーム発生装置はイオンビームを集束し
、偏向する集束偏向手段を有する特許請求の範囲第１項
記載の化合物簿膜蒸着装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の真空度に保持された真空槽、この真空槽内
   に設けられ、基板に蒸着すべき物質の蒸気を上記真空槽
   内に噴出して上記物質のクラスタを発生する蒸気発生源
   、上記クラスタをイオン化するイオン化手段、イオン化
   されたクラスタイオンを加速し、イオン化されていない
   中性クラスタと共に上記基板に衝突させる加速電極、及
   び上記真空槽中に設けられ、上記物質の蒸着時に上記基
   板面にむ叶て、常温ガスのイオンビームを発生させる化
   合物薄膜形成用のイオンビームの発生装置を備えた化合
   物薄膜蒸着装置。
2. （２）　イオンビーム発生装置はイオンビームを集束し
   、偏向する集束偏向手段を有する特許請求の範囲第１項
   記載の化合物薄膜蒸着装置。