JPS63179058A - アルミニウム薄膜形成装置 - 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］ この発明は、薄膜形成装置、特に、クラスターイオンビ
ーム蒸着法（ＩＣＢ法）によりアルミニウム（ＡＩ）薄
膜を蒸着形成するアルミニウム薄膜形成装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 第５図は例えば特公昭５４−９５９２号公報に示された
従来の薄膜形成装置を模式的に示す概略構成図であり、
図において（１）は真空排気系（図示しない）によって
所定の真空度に保持された真空槽、（２）はこの真空槽
（１）内の下方に設けられ、タングステンまたはカーボ
ン等の導電性材料で作られた密閉型のルツボ、（３）は
このルツボ（２）の上部に設けられた少なくとも一つの
ノズル、（４）はルツボ（２）内に充填された蒸着物質
であるアルミニウム、（５）はルツボ（２）を加熱する
加熱用フィラメント、（６）はこの加熱用フィラメント
（５）の熱を遮る熱シールド板、（７）はルツボ（２）
のノズル（３）から蒸着物質（４）の蒸気を噴出させて
形成したクラスター（塊状原子集団）、（８）はルツボ
（２）、加熱用フィラメント（５）および熱シールド板
（６）により構成された蒸気発生源である。

（９）は電子ビームを放出する電子ビーム放出フィラメ
ント、（１０）はこの電子ビーム放出フィラメント（９
）からイオン化用電子を引き出して加速する電子ビーム
引き出し電極であり、タングステンなどの高融点材料で
作られているグリッド。

（１１）は電子ビーム放出フィラメント（９）の熱を遮
る熱シールド板、（１２）はイオン化したクラスター（
７）を加速制御するグリッド電極、（１３）は電子ビー
ム放出フィラメント（９）、グリッド（１０）、熱シー
ルド板（１１）およびグリッド電極（１２）により構成
された、クラスター（７）のイオン化手段である。

（１４）はこのイオン化手段（１３）によっ冬正電荷に
イオン化されたクラスターイオン、（１５）はこのクラ
スターイオン（１４）を電界で加速し、運動エネルギー
を付与する加速電極、（１６）はその表面に薄膜が形成
される基板、（１７）はこの基板（１６）表面に形成さ
れたアルミニウム蒸着薄膜である。

（１８）は加熱用フィラメント（５）を加熱する第１交
流電源、（１９）はルツボ（２）の電位を正にバイアス
する第１直流電源、（２０）は電子ビーム放出フィラメ
ント（９）を加熱する第２交流電源、（２１）は電子ビ
ーム放出フィラメント（９）を負の電位にバイアスする
第２直流電源、（２２）はグリッド電極（１２）を正の
電位にバイアスする第３直流電源である。

従来のアルミニウム薄膜形成装置は上述したように構成
され、真空槽（１）をｌＸｌ０−＠ｍｍＨｇ程度の真空
度になるまで真空排気系によって排気する。加熱用フィ
ラメント（６）から放出される電子を第１直流電源（１
９）で印加される電界によって加速し、この加速された
電子をルツボ（２）に衝突させ、ルツボ（２）内の蒸気
圧が数ｍｍＨｇになる温度まで加熱する。この加熱によ
って、ルツボ（２）内の蒸着物質（４）は蒸発し、ノズ
ル（３）から真空槽（１）中に噴射される。この蒸着物
質（４）の蒸気は、ノズル（３）を通過する際、ルツボ
（２）と真空槽（１）との圧力差による断熱膨張により
過冷却状態となり、１００ないし１０００個程度Ｏ７ル
ミニウム原子が結合してクラスター（７）と呼ばれる塊
状原子集団となる。このアルミニウムのクラスター（７
）は、電子ビーム放出フィラメント（９〉から放出され
る電子ビームによって一部がイオン化されることにより
、クラスターイオン（１４）となる、このクラスターイ
オン（１４）は、イオン化されていない中性のクラスタ
ー（７）と共に加速電極（１５）で形成される電界によ
り加速制御され、基板（１６）表面に衝突してアルミニ
ウム蒸着薄膜（１７）が形成される。

なお、各直流電源の機能は次の通りである。第１直流電
源（１９）は、加熱用フィラメント（５）に対してルツ
ボ（２）の電位を正にバイアスし、加熱用フィラメント
（５）から放出された熱電子をルツボ（２）に衝突させ
る。第２直流電源（２１）は、グリッド（１０）に対し
て、第２交流電源（２０）で加熱された電子ビーム放出
フィラメント（９）を負の電位にバイアスし、電子ビー
ム放出フィラメント（９）から放出された熱電子をグリ
ッド（１０）内部に引き出す、第３直流電源（２２）は
、アース電位にある基板（１６）および加速電極（１５
）に対してグリッド電極（１２）を正の電位にバイアス
する。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述したようなアルミニウム薄膜形成装置では、蒸気発
生源（８）のうち、特に電子衝撃によって高温になるル
ツボ（２）と、イオン化手段（１３）の電子ビーム引き
出し電極であるグリッド（１０）およびグリッド電極（
１２）とが活性度の高いアルミニウム蒸気によって腐食
され、装置の寿命が極端に短くなるという問題点があっ
た。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、アルミニウム薄膜を安定して形成することが
できるアルミニウム薄膜形成装置を得ることを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係るアルミニウム薄膜形成装置は、ルツボ材
料として導電性窒化ホウ素を用いかつグリッドおよびグ
リッド電極材料としてモリブデンを用いて、グリッドの
下端部をグリッドの格子方向に自由に動くようにしたも
のである。

［作　用コ この発明において、窒化ホウ素製のルツボおよびモリブ
デン製のグリッドはアルミニウムに対する耐腐食性に優
れ、また、グリッド格子の下端部を自由に動くようにし
たことにより、グリッドが熱変形した場合の熱応力を吸
収することができるので、蒸気発生源の寿命を非常に長
くする。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を模式的に示す概略構成図
であり、（１）、（３）〜（９）、（１１）、（１３）
〜（２２）は上述した。従来のアルミニウム薄膜形成装
置におけるものと全く同一である。

（２人）は導電性窒化ホウ馬（ＢＮ）で作られたルツボ
、（ＩＯＡ）はモリブデン（ＭＯ）で作られた電子ビー
ム引き出し電極であるグリッド、（１２Ａ）は同じくモ
リブデンで作られたグリッド電極、（２３）はグリッド
（１０Ａ＞格子の下端部であり、モリブデンで作られた
グリッド格子支え板である。

第２図はグリッド（ＩＯＡ）およびグリッド電極（１２
Ａ）を示す斜視図であり、グリッド（ｌ　ＯＡ）下端に
グリッド格子支え板（２３）がグリッド（ＩＯＡ）格子
方向に自由に動くように設けられている。

上述したように構成されたアルミニウムＦｆ４１１１形
成装置においては、上述した従来装置と同様に、蒸着物
質（４）であるアルミニウムがルツボ（２Ａ）のノズル
（３）から噴出されるとき、断熱膨張によってアルミニ
ウムのクラスター（７）が形成される。

この時、ルツボ（２人）を構成する窒化ホウ素はアルミ
ニウムに対する耐腐食性が優れているため。

アルミニウムのクラスター（７）は安定して供給される
。

クラスター（７）はその噴出方向に進行し、グリッド＜
１ＯＡ＞の内部に到達する。第２交流電源（２０）の通
電による加熱によって電子ビーム放出フィラメント（９
）から放出された熱電子は、グリッド（ＩＯＡ）の内部
に引き出され、クラスター（７）と衝突してクラスター
（７）をイオン化し、クラスターイオン（１４）を形成
する。この時、電子ビーム放出フィラメント（９）から
放出された熱電子は、グリッド（１０Ａ＞、グリッド電
極（１２Ａ）およびグリッド格子支え板（２３）とも衝
突するため、これらを高温に加熱する。高温になったグ
リッド（ＩＯＡ＞、グリッド電極（Ｌ２Ａ）およびグリ
ッド格子支え板（２３）は、第３図に示す状態から第４
図に示すように熱変形する。ところが、グリッド格子支
え板（２３）はグリッド（ＩＯＡ）に固定されておらず
、グリッド（ＩＯＡ）格子方向に自由に動くことができ
るので、熱応力を逃がすことができ、グリッド（ＩＯＡ
）の熱疲労破壊を防止することができる。同時に、モリ
ブデンはアルミニウムに対する耐腐食性が優れているの
で、グリ・ンド（ＩＯＡ）、グリッド電極（１２Ａ）お
よびグリ・ソド格子支え板（２３）の寿命を長くするこ
とができる。

次いで、クラスターイオン（１４）は、基板（１６）に
到達し、所望のアルミニウム蒸着薄膜（１７）が基板（
１６）表面に形成される。

［発明の効果］ この発明は、以上説明したとおり、ルツボ材料として導
電性窒化ホウ素を用いかつグリッドおよびグリッド電極
材料としてモリブデンを用いて、グリッドの下端部をグ
リッドの格子方向に自由に動くようにしたので、アルミ
ニウム薄膜形成装置の寿命が長くなり、精度の高いアル
ミニウム薄膜を安定して安価に形成できるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略構成図、第２図
は第１図のグリッドおよびグリッド電極を示す斜視図、
第３図は第２図に示したグリッドおよびグリッド電極の
正面図、第４図は第３図に示したグリッドおよびグリッ
ド電極が熱変形した状態を示す正面図、第５１５１は従
来のアルミニウム薄膜形成装置を示す概略構成図である
。 図において、（１）は真空槽、（２Ａ）はルツボ、（４
）は蒸着物質、（７）はクラスター、（８）は蒸気発生
源、（ＩＯＡ）はグリッド、（１２Ａ）はグリッド電極
、（１３）はイオン化手段、（１４）はクラスターイオ
ン、（１５）は加速電極、（１６）は基板、（１７）は
アルミニウム蒸着薄膜、（２３）はグリッド格子支え板
である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

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、この真空槽
   内に配置された基板と、この基板に対向して設けられ、
   この基板に向けて蒸着物質の蒸気を噴出して蒸着物質の
   クラスターを発生させるための少なくともルツボを含む
   蒸気発生源と、この蒸気発生源と前記基板との間に配置
   され、前記クラスターの少なくとも一部をイオン化する
   ための少なくともグリッドおよびグリッド電極を含むイ
   オン化手段と、このイオン化手段と前記基板との間に配
   置され、前記イオン化手段によってイオン化されたクラ
   スター並びにイオン化されていない蒸着物質のクラスタ
   ーまたは蒸気を前記基板に向けて衝突させるための加速
   電極とを備え、前記基板にアルミニウム薄膜を形成する
   アルミニウム薄膜形成装置であって、前記ルツボは導電
   性窒化ホウ素からなり、前記グリッドおよびグリッド電
   極はモリブデンからなることを特徴とするアルミニウム
   薄膜形成装置。
2. （２）グリッドの下端部であるグリッド格子支え板は、
   固定されておらず、前記グリッドの格子方向に自由に動
   くことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアルミ
   ニウム薄膜形成装置。