JPS6218019A - 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】 〔産業上の利用分野〕 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膜圧及び膜
質の均一化を図ったものに関するものである。

〔従来の技術〕

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
蒸着形成するものである。

このような薄膜蒸着方法を実施する装置として、従来、
第２図及び第３図に示すものがあった。第２図は従来の
薄膜蒸着装置を模式的に示す概略構成図、第３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は
上記真空槽１内の排気を行うための排気通路で、これは
図示していない真空排気装置に接続されている。３は上
記排気通路２を開閉する真空用バルブである。４は直径
１ｍｍ〜２ｍｍのノズル４ａが設けられた密閉形るつぼ
で、これには基板に蒸着されるべき物質、例えば亜鉛（
Ｚｎ）５が収容される。６は上記るつぼ４に熱電子を照
射することにより加熱を行うボンバード用フィラメント
、７は該ボンバード用フィラメント６からの輻射熱を遮
断する熱シールド板である。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。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１３を放出するイオ
ン化電子放出フィラメント、１０は電極支持板１０ａに
より保持され該イオン化電子放出フィラメント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、１）
は上記イオン化電子放出フィラメント９からの輻射熱を
遮断する熱シールド板である。上記イオン化電子放出フ
ィラメント９、電子引き出し電極１０及び熱シールド板
１）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。２３は
熱シールド板１）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Ｉ６を加速して
これをイオン化されていない中性クラスタ１５とともに
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１０との間に最大１０ＫＶま
での電位を印加できる。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。

基板１８に亜鉛薄膜を蒸着形成する場合について説明す
ると、まず亜鉛５をるつぼ４内に充填し、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からの輻射熱又は該フィラメント６か
ら放出される熱電子をるつぼ４に衝突させること、即ち
電子衝撃によって、るつぼ内の亜鉛５を加熱し蒸発せし
める。そして、該るつぼ４内が亜鉛５の蒸気膜圧が０．
１〜１０Ｔｏｒｒ程度になる温度（５００℃）に昇温す
ると、ノズル４ａから亜鉛蒸気が噴出する。噴出した亜
鉛蒸気は、るつぼ４と真空槽１との圧力差によ４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、通電され発熱したイオン化電子放出フィラメ
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と衝突するため、その一部のクラスタはその
うちの一個の原子がイオン化されてクラスタ・イオン１
６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、イオン化されていない中性クラスタ１５がるつぼ４
から噴射されるときの運動エネルギーによって基板１８
に衝突するのと共に、基板１８に衝突し、これにより上
記基板１８上に亜鉛薄膜が蒸着形成される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の薄膜蒸着装置は以上のように構成されており、電
極支持板の開口部の形状が正方形即ち非軸対称であるの
で、電子引き出し電極間への電位の染み込みが非軸対称
となり、電子引き出し電極間の電位分布が不均一となっ
てイオン化用の熱電子の密度が不均一となり、クラスタ
のイオン化が不均一になるという問題点があった。また
、加速電極と電極支持板により非軸対称な電界レンズが
形成されるので、この電界レンズを通過したクラスタ・
イオンのビームが非軸対称に発散され、基板上でのクラ
スタ・イオンの分布が不均一となった。その結果、基板
上に形成される薄膜の膜厚及び膜質に不均一が生ずると
いう問題点があった。

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、基板上に均一な薄膜を蒸着形成できる薄膜蒸
着装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る薄膜蒸着装置は、電子引き出し電極を保
持する電極支持板の開口部を円形としたものである。

〔作用〕

この発明においては、円形の開口部を有する電極支持板
は、電子引き出し電極間への電位の染み込みを軸対称に
し、電子引き出し電極間の電位分布を均一にしてイオン
化用熱電子の密度を一様にし、クラスタの均一なイオン
化を行う。また、上記電極支持板は加速電極と共に軸対
称の電界レンズを構成し、この電界レンズを通過するク
ラスタ・イオンのビームを均一に発散させる。

〔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１
図は本発明の一実施例による薄膜蒸着装置の主要部を示
す斜視図である。図において、９はイオン化電子放出フ
ィラメント、１０は電子引き出し電極、１０ａは円形の
開口を持つ電極支持板であり、これは電子引き出し電極
１０と同電位に保たれている。１４は加速電極であり、
これは電極支持板１０ａとの間に最大１０ＫＶまでの電
位を印加できる。

次に動作について説明する。

本実施例装置におけるクラスタの発生は、従来のものと
全く同様に行われる。従って、ここでは電極支持板１０
ａの開口部を円形にしたことにより生ずる変化について
のみ説明を行なう。

本実施例装置においては、電極支持板ＬＯａの開口部を
円形としたので、電子引き出し電極間への電位の染み込
みは軸対称となり、電子引き出し電極間の電位分布が均
一となってイオン化用の熱電子の密度が均一となる。従
ってクラスタのイオン化が均一に行われる。また、上記
電極支持板１０ａと加速′Ｗｉ極１４とにより軸対称の
電界レンズが形成され、この電界レンズを通過したクラ
スタ・イオンのビームはほぼ軸対称に均一に発散される
ため、基板１８上のクラスタ・イオンの分布が均一とな
る。その結果、基板１８上に形成される薄膜としては膜
厚及び膜質の均一なものが得られる。

なお、上記実施例では、電極支持板１０ａの開口部の直
径は、相対する電子引き出し電極１０の面間隔より小さ
い場合を示したが、この直径は電子引き出し電極１０の
面間隔と同じ寸法まで拡大してもよく、同様の効果を奏
する。

また上記実施例では、正方形の断面形状をもつ電子引き
出し電極の場合について示したが、これは非軸対称の断
面形状をもつ電子引き出し電極でもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、電極支持板の開口部
を円形としたので、電子電子引き出し電極間への電位の
染み込みがほぼ軸対称となり、イオン化用の熱電子の密
度が均一となってクラスタの均一なイオン化が行われる
。また加速電極と電極支持板とにより軸対称の電界レン
ズが構成されるので、クラスタ・イオンのビームが均一
に発散され、基板上でのクラスタ・イオンの分布が均一
となる。従ってこれらにより基板上に形成される薄膜の
膜圧及び膜質を大幅に均一化できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による薄膜蒸着装置の主要
部を示す斜視図、第２図は従来の薄膜蒸着装置の概略構
成図、第３図は従来装置の真空槽内を示す斜視図である
。 １・・・真空槽、５・・・蒸着物質、８・・・蒸気発生
源、９・・・イオン化電子放出フィラメント、１０・・
・電子引き出し電極、１０ａ・・・電極支持板、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、１７・・・
クラスフビーム、１８・・・基鈑。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

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と、該真空槽内
   に設けられ基板に蒸着物質の蒸気を上記真空槽内に噴出
   して上記蒸気中の多数の原子が緩く結合したクラスタを
   発生させる蒸気発生源と、 該蒸気発生源より噴出されるクラスタの通路を囲むよう
   に配設され熱電子を放出するイオン化電子放出フィラメ
   ント、該フィラメントの内側にて上記クラスタの通路を
   囲み上記クラスタビーム中心軸に関して非軸対称に配設
   され上記熱電子を引き出す電子引き出し電極、及び該電
   子引き出し電極を支持する電極支持板からなり上記クラ
   スタをイオン化させクラスタ・イオンを発生させるイオ
   ン化手段と、 上記クラスタ・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薄膜蒸着装置において、 上記電極支持板の開口部を円形としたことを特徴とする
   薄膜蒸着装置。
2. （２）上記電子引き出し電極のクラスタのビーム中心軸
   に垂直な断面の形状が正方形であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の薄膜蒸着装置。