JPS63307261A

JPS63307261A - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JPS63307261A
Application number: JP13991287A
Authority: JP
Inventors: Hiromoto Ito; 弘基伊藤; Yoshifumi Minowa; 美濃和　芳文; Shigeru Yamaji; 茂山地
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-06-05
Filing date: 1987-06-05
Publication date: 1988-12-14
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: JPH0735569B2

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、薄膜形成装置に関し、と・りわけ、クラス
ターイオンビーム蒸着法（ＩＣＢ法）により高品質の薄
膜を蒸着形成するための薄膜形成装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来から光学薄膜、磁性膜、絶縁膜などの高品質な薄膜
がＩＣＢ法により形成されている。

第２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示し、図において、所定の真空度
に保持された真空槽（１）の真空度は真空排気系（２）
により調節される。真空槽（１）内の下方に配置された
密閉型のルツボ（３）には、その上壁に少なくとも１つ
のノズル（４）が形成されている。ルツボ（３）内には
、蒸着物質（５）が充填され、その外周には加熱用フィ
ラメント（６）、加熱用フィラメント（６）の熱を遮る
熱シールド板（７）が設けられている。

ルツボ（３）のノズル（４）からは蒸着物質（５）の蒸
気を噴出させてクラスター（塊状原子集団）（８）が形
成さ中し／る。以上のルツボ（３）、加熱用フィラメント（６）
および熱シールド板（７）により蒸気発生源（９）が構
成されている。

クラスター（８）の形成空間を囲んで、電子ビームを放
出する電子ビーム放出フィラメント（１０）、この電子
ビーム放出フィラメント（１０）から電子を引き出し加
速する電子ビーム引き出し電極（１１）、電子ビーム放
出フィラメント（１０）の熱を遮る熱シールド板（１２
）が配設されている。これら、電子ビーム放出フィラメ
ント（１０）、電子ビーム引き出し電極（１１）および
熱シールド板（１２）により、クラスター（８）のイオ
ン化手段（１３）が構成されている。（１４）はこのイ
オン化手段（１３）によってイオン化されたイオン化ク
ラスターである。

加速電極（１５）はイオン化クラスター（１４）を電界
で加速し、運動エネルギーを付与する加速手段をなして
いる。基板（１６）はその表面に薄膜が形成されるべく
、真空槽（１）内の上部に水平に配置される。

第１の交流電源（１７）は加熱用フィラメント（６）を
加熱する。第１の直流電源（１８）はルツボ（３）の電
位を加熱用フィラメント（６）に対１−て正にバイアス
する。第２の交流電源（１９）は電子ビーム放出フイラ
メン）　（１０）を加熱する。第２の直流電源（２０）
は電子ビーム放出フィラメント（１０）を萌１子ビーム
引き出し電極（１１）に対して負の電位にバイアスして
いる。第３の直流筒、源（２１）は電子ビーム引き出し
電極（１１）およびルツボ（３）を加速電極（１５）に
対して正にバイアスしている。電源装置（２２）には第
１の交流ｍ源（］７）、第１の直流電源（１８）、第２
の交流電源（１９）、第２の直流電源（２０）および第
３の直流電源（２１）が収納されている。゛従来の蒸気発生源（９）を有する薄膜形成装置は以上の
ように構成されており、真空槽（１）をＩ　Ｘ　１０−
６Ｔｏｒｒ程度の真空度になるまで真空排気系（２）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の直流電源（１８）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（３）
に衝突させ、ルツボ（３）内の蒸気圧が数Ｔｏｒｒにな
る温度まで加熱する。この加熱によって、ルツボ（３）
内の蒸着物質（５）は蒸発し、ノズル（４）から真空槽
（１）中に噴射される。この蒸着物質（５）の蒸気は、
ノズル（４）を通過する際、断熱膨張により加熱冷却さ
れて凝縮し、クラスター（８）と呼はれる塊状原子集団
が形成される。このクラスター（８）は、電子ビーム放
出フィラメント（１０）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イオン化クラスタ
ー（１４）となる。このイオン化クラスター（１４）は
、イオン化されていない中性のクラスター（８）と共に
加速電極（１５）で形成される電界により加速され、基
板（１６）表面に衝突して薄膜が形成される。

なお、電源装置（２２）内の各直流電源の機能は次のと
おりである。第１の直流電源（１８）は、加熱用フィラ
メント（６）に対してルツボ（３）の電位を正にバイア
スし、加熱用フィラメント（６）から放出された熱電子
なルツボ（３）に衝突させる。第２の直流電源（２０）
は、電子ビーム引き出し電極（１１）に対して第２の交
流電源（１９）で加熱された電子ビーム放出フィラメン
ト（１０）を負の電位にバイアスし、電子ビーム放出フ
ィラメント（１０）から放出された熱電子を電子ビーム
引き出し電極（１１）内部に引き出す。第３の直流電源
（２１）は、アース電位にある加速電極（１５）に対し
て電子ビーム引き出し電極（１１）およびルツボ（３）
を正にバイアスし、電子ビーム引き出し電極（１工）と
の間に形成される電界レンズによって、正電荷のイオン
化クラスター（１４）を加速制御する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の薄膜形成装置は以上のように構成されているので
、蒸着物質として、例えばチタン、シリコン、アルミニ
ウムなど高温で化学反応性の高い物質を用いた場合に、
ルツボと反応して、安定的に蒸気およびクラスターが噴
出できな（なったり、また、蒸着物質を補充して再度使
用することができないなどの問題点があった。

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、蒸着物質の蒸気もしくはクラスターを安定的
に基板に供給でき、しかも繰り返し使用することができ
る蒸着物質の蒸気およびクラスターの噴出装置を備えた
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〕

この発明に係る薄膜形成装置は、ルツボ本体を異なる材
料からなる２重構造とし、外側のルツボは導電性の高融
点材料を用い、内側のルツボには耐腐食性の強いセラミ
ック類などの高融点材料を用いている。

〔作　用〕

この発明においては、外側のルツボは、電子ビーム衝撃
による３０００℃程度までの加熱に耐える高融点導電性
材料によって蒸着物質を充填した内側のルツボを加熱し
、内側のルツボは、高温雰囲気で蒸発した蒸着物質が化
学反応性に富む物質であっても、耐腐食性の材料によっ
て蒸着物質が外側のルツボ材料と反応することを防ぐ。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示し、図において、ノズ
ル（４）が形成されたフタ（２３）を有し蒸着物質（５
）を収容する内側のルツボ（２４）は、蒸着物質（５）
と化学反応を起こしにくいセラミックなどの高融点材料
でなるものである。外側のルツボ（２５）は、高融点、
導電性材料であるカーボン、タンタル、タングステンな
どで形成されている。このようにしてなるルツボ本体（
２６）の外周には加熱用フィラメント（６）が配置され
ている。

その他の構成は第２図のものと同様であり、図示および
説明を省略する。

以上の構成により、上述した従来装置の場合と同様に、
加熱用フィラメント（６）からのふく射もしくは電子衝
撃によって外側のルツボ（２５）が加熱され、加熱され
た外側のルツボ（２５）は熱伝導により内側のルツボ（
２４）を高温にし、内側のルツボ（２４）内の蒸着物質
（５）が加熱され、これが蒸発して内側のルツボ（２４
）内の蒸気圧を高め、フタ（２３）に設けられたノズル
（４）から蒸着物質（５）の蒸気およびクラスター（８
）が噴出される。

このとき蒸着物質（５）が高温で反応性に富む物質であ
っても、それぞれの蒸着物質（５）に対する耐腐食性の
強い材料で作られている内側のルツボ（２４）は、外側
のルツボ（２５）が腐食されることを防ぎ、安定的に蒸
気およびクラスター（８）を供給し続ける。

なお、フタ（２３）および内側のルツボ（２４）の材料
としては、タングステン、タンタル、モリブデンなどの
高融点金属材料、サファイア、アルミナ、マグネシア、
ジルコニアなどの酸化物セラミック材料、窒化チタン、
窒化アルミニウム、窒化ホウ素などの窒化物セラミック
材料および炭化ケイ素、炭化チタンなどの炭化物セラミ
ック材料を用いることが考えられ、クラスター（８）を
形成するノズル（４）は、１個もしくは複数個とする。

また、蒸着物質（５）がシリコンの場合、外側のルツボ
（２５）の材料はカーボンもしくはタングステンとし、
内側のルツボ（２４）の材料はタンタルとすることが好
はしく蒸着物質（５）がアルミニウムの場合は、外側の
ルツボ（２５）の材料はカーボンとし、内側のルツボ（
２４）の側斜は窒化ホウ素とすることが考えられる。

さらに、蒸着物質（５）がチタンもしくはＦｅ　−Ｎｉ
系金属もしくはその化合物の場合は、外側のルツボ（２
５）の材料はタングステンもしくはカーボンとし、内側
のルツボ（２４）の材料はセラミックもしくはカーボン
とすることが考えられる。

また、ルツボ本体（２６）は、クラスターを形成するノ
ズル（４）を有するフタ（２３）を着脱自在とし、フタ
（２３）を取りはずしたノズル本体（２６）を真空蒸着
装置の蒸気発生源として用いることもできる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、それぞれの蒸着物質
に対する耐食性の強い材料で、内側のルツボを形成し、
これにより外側の導電性材料のルツボが腐食されること
を防ぐようにしたので、蒸気もしくはクラスターが安定
的に供給でき、蒸着作業のランニングコストも低下する
ことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の要部正断面図、第２図は
従来の薄膜形成装置の概略正断面図である。（１）・・真空槽、（４）・・ノズル、（５）・・蒸着
物質、（８）・・蒸気およびクラスター、（９）・・蒸
気発生源、（１３）・φイオン化手段、（１４）・・イ
オン化クラスター、（１５）・・加速電極（加速手段）
、（１６）−・基板、（２３）・・フタ、（２４）拳・
内側のルツボ、（２５）・・外側のルツボ、（２６）・
・・ルツボ本体。氾１図４；ノスｊ゛ル２４叩引則のルツボ゛′ ２５：タトイ具ＩＩのルツボ゛３、ルツボ゛本イ本弔２図Ｉ」．４旦１１４°イλンイしフラ又ター

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定の真空度に保持された真空槽と、この真空槽
内に置かれる基板に向けて蒸着物質の蒸気を噴出しこの
蒸着物質のクラスターを発生させる蒸気発生源と、前記
クラスターを一部イオン化するイオン化手段と、イオン
化された前記蒸着物質のクラスターイオンに運動エネル
ギーを付与しイオン化されていない前記蒸着物質の中性
の蒸気および前記クラスターと共に前記基板に衝突させ
る加速手段とを備えた薄膜形成装置において、前記蒸着
物質を充填し前記蒸気発生源を形成するルツボ本体を内
側と外側を異なる材料の２重構造とし、内側のルツボは
前記クラスターを形成するノズルを有し、外側のルツボ
は導電性材料でなることを特徴とする薄膜形成装置。
（２）外側のルツボは、カーボン、タングステン、タン
タルから選んだ高融点材料でなる特許請求の範囲第１項
記載の薄膜形成装置。
（３）内側のルツボは、タングステン、タンタル、モリ
ブデンから選んだ高融点金属材料およびサファイア、ア
ルミナ、マグネシア、ジルコニアなどの酸化物セラミッ
ク材料、窒化チタン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素か
ら選んだ窒化物セラミック材料、さらには炭化ケイ素、
炭化チタンから選んだ炭化物セラミック材料のいずれか
でなる特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成装置。
（４）クラスターを形成する少なくとも１個のノズルを
有し同一材料のフタが設けられた内側のルツボを備えた
特許請求の範囲第３項記載の薄膜形成装置。
（５）蒸着物質がシリコンの場合、外側のルツボはカー
ボンおよびタングステンのいずれかであり、内側のルツ
ボはタンタルでなる特許請求の範囲第１項記載の薄膜形
成装置。
（６）蒸着物質がアルミニウムの場合、外側のルツボは
カーボンでなり、内側のルツボは窒化ホウ素でなる特許
請求の範囲第１項記載の薄膜形成装置。
（７）蒸着物質がチタン、Ｆｅ−Ｎｉ系金属およびその
化合物のいずれかである場合、外側のルツボはタングス
テンおよびカーボンのいずれかでなり、内側のルツボは
セラミックおよびカーボンのいずれかでなる特許請求の
範囲第１項記載の薄膜形成装置。
（８）クラスターを形成するノズルを有する着脱自在の
フタを備えた特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成装置
。