JPS6333560A - 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〕 この発明は、クラスタ・イオンビーム蒸着法によって蒸
着を行う薄膜蒸着装置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
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、この蒸り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、このクラスタに電子のシ
ャワーを浴びせてクラスタをそのうちの７個の原子がイ
オン化されたクラスターイオンにし、このクラスターイ
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を実行する装置として、従来、例え
ば特開昭１．０−ｊコロ／／デ号公報に開示された第３
図および第ダ図に示すものがあった。

図において、所定の真空度に保持された真空槽Ｃハに、
真空槽（ハ内の排気を行なうための排気通路（コ）が、
図示しない真空排気装置に接続して設けられている。排
気通路（、Ｉ）は真空用パルプ（Ｊｌで開閉される。

直径／　ａｘ　−２１１１１のノズル（’Ｇ’ａ）が設
けられた密閉形るつぼ（＜ｚｌは、通常カーボン製であ
る。そしてこのるつぼ（＜ｚｌには基板に蒸着されるべ
き蒸着物質。

例えば銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｔ）等の粉末状金
属（ｓｌが収容される。フィラメント（６）は、るつぼ
（す）に熱電子を照射し、これの加熱を行なう加熱手段
であり、絶縁支持部材（６ｂ）上の取付台（６ａ）に取
付けられている。フィラメント（６）からの輻射熱は熱
シールド板（７）で遮断される。以上の、るつぼ（ｔｌ
ｌ　、フィラメント（６）および熱シールド板（７１Ｋ
より、基板に蒸着すべき物質の蒸気を真空槽（ハ内に噴
出してクラスタを生成せしめるクラスタ発生源（にｌが
形成されている。クラスタ発生源（ｆｆｌは絶縁支持部
材［ｑｌで支持され、るつぼ（＜＜１は支持台（１０）
で支持されている。

ノズル（Ｇ（ａ）の前方に配設されたイオン化フィラメ
ント（／／）は、２０００℃以上に熱せられてイオン化
用の熱電子ｒ／２）を放出する。イオン化フィラメント
（／／）から放出された熱電子（／２）は、電子引き出
し電極（／Ｊ）により加速される。熱シールド板（／ｑ
）は、イオン化フィラメント（／／）からの輻射熱を遮
断する。以上のイオン化フィラメント（／／’）、電子
引き出し電極（／３）および熱シールド板（ｚｌ）によ
り、クラスタ発生源［ｆｆｌからのクラスタをイオン化
するだめのイオン化手段（／Ｓ）が形成されている。な
お、熱シールド板（／ｑ）は、絶縁支持部材（／６）に
より支持されている。

イオン化手段（／ｊ）の前方に配設された加速１極（／
７）は、イオン化されたクラスタ・イオン（ｚｌ）を加
速してこれを基板（／９）に衝突させて薄膜を蒸着させ
る加速手段で、電子引き出し電極（／３）との間に最大
／θｋＶまでの電位な印加できる。なお、加速電極（／
７）は、絶縁支持部材（コ０）に支持されている。基板
ホルダ（コ／）は基板（／？）を支持している。基板ホ
ルダ（コ／）は絶縁支持部材（コ２）に支持されている
。（コ３）はクラスタ・イオン（ｚｌ）と中性クラスタ
（２ｑ）とからなるクラスタビームである。

以上の構成により、まず、蒸着すべき金属（ｊｌをるつ
ぼ（ゲ）内に充填し、真空排気装置により真空槽（ハ内
の空気を排気して真空槽（ハ内を／　０−　’　Ｔｏｒ
ｒ程度の真空度にする。次いで、ボン・（−ド用フィラ
メント（６）に通電して２０００〜コニＯＯ℃まで発熱
せしめ、ボンバード用フィラメント（６）からの輻射熱
により、またはフィラメント（６）から放出される熱電
子をるりぼ（ｕｌに衝突させること、すなわち電子衝撃
によって、るつぼ（４０内の金属（ｙ）を加熱し蒸発せ
しめる。そしてるつぼ（Ｕ）内の金属蒸気圧がθ、／〜
１０Ｔｏｒｒ程度になるまで昇温すると、るつぼ（＜＜
１内と真空槽（ハとの圧力差により、ノズル（’ｌａ）
から金属蒸気が噴出し、断熱膨張してクラスタと呼ばれ
る多数の原子が緩（結合した塊状原子集団が形成される
。

このクラスタ状のクラスタビーム（コ３）は、イオン化
フィラメント（／／）から電子引き出し電極（／３）に
よって引き出された熱電子（／コ）と衝突する。このた
め、クラスタビーム（コ３）の一部のクラスタはそのう
ちの７個の原子がイオン化されてクラスタＯイオン（ｚ
ｌ）となる。このクラスタ・イオン（／に）は、加速電
極Ｃ／７）と電子引き出し電極（／３）との間に形成さ
れた電界によって適度に加速されて基板（／テ）に衝突
し、これにより基板（／９）上に薄膜が蒸着形成される
。またこの際、イオン化されていない中性クラスタ（２
ｑ）は、ノズル（ｌｌａ’）から噴出するときに得た運
動エネルギでもって基板（／ｑ）に衝突し、クラスタ・
イオン（ｚｌ）とともに基板（／ｑ）上に蒸着される。

以上のように、ノズルｒｕａ）から噴出した金属蒸気の
大部分は、基板（／テ）上での薄膜形成にあづかるが、
一部の金属蒸気はイオン化手段に衝突して再蒸発し、ク
ラスタ発生源に逆流して熱シールド板（７）内部に充満
する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の薄膜蒸着装Ｗｔ、は以上のように構成されている
ので、熱シールド板（７）内部に充満した金属蒸気が取
付台（６ａ）および絶縁支持部材（６ｂ）上で凝縮され
て付着し、絶縁不良を生じることがあった。このため、
取付台（６ａ）および絶縁支持部材（６ｂ）を頻繁に交
換する必要があった。また、取付台（６ａ）および絶縁
支持部材（６ｂ）がるつぼ（＜＜１の下部に配置されて
いるため、クラスタ発生源（ｆｆｌの寸法が大きくなる
等、多くの問題点があった。

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、取付台および絶縁支持部材の絶縁不良を防止
し、かつ、小型化されたクラスタ発生源を備えた、信頼
性の高い薄膜蒸着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蒸着装置は、るつぼを加熱するフィ
ラメントの各線がクラスタの噴出方向と同じ方向に配線
されており、かつ、フィラメントの取付台および絶縁支
持部材が、熱シールド板の側面を囲繞して配設されてい
る。

〔作　用〕

この発明においては、取付台および絶縁支持部材が熱シ
ールド板内部に充満した金属蒸気にざらされない位置に
配設されているので、絶縁不良の発生が防止される。ま
た、クラスタ発生源の高さは、るつほの高さ程度にまで
縮められる。

〔実施例〕

第１図、第一図はこの発明の一実施例を示し、図におい
て、フィラメント（６）は、各線がクラスタの噴出方向
と同じ方向に配線され、かつ、るつぼ（＜Ｚ＋を囲むよ
うに設置されている。このフィラメント（６）の端末は
、熱シールド板（７）の外部へ引き出され、熱シールド
板（７１の外側に配置された複数個の取付台（６ａ）に
固定される。この固定は、溶接、かしめまたはねじ止め
などＫより行われる。取付台（６ａ）は絶縁支持部材（
６ｂ）で支持されている。

絶縁支持部材（６ｂ）は、第一図に示すように、円環状
として、複数個の取付台（６ａ）を装着することにより
、部品数の低減とフィラメント（６）の組立精度向上が
図られている。絶縁支持部材（６ｂ）は支持棒（６ｃ）
で支持されている。絶縁支持部材（コｊ）は熱シールド
板（７１を支持している。

その他、第３図、第μ図におけると同一符号は同一部分
を示しており、説明を省略する。

以上の構成により、取付台（６ａ）および絶縁支持部材
（６ｂ）が熱シールド板（７）内部に充満した蒸気に直
接さらされない。このため、取付台（６ａ）および絶縁
支持部材（６ｂ）上で凝縮され付着する金属の量が著し
く減少する。従って、取付台（６ａ）および絶縁支持部
材（６ｂ〕における絶縁不良の発生が大幅に押さえられ
る、また、取付台（６ａ）および絶縁支持部材（６ｂ）
は、熱シールド板（り）の外側に配置されているので、
クラスタ発生源（ｆｆｌの高さはるつぼ（り）の高さ程
度にまで縮めることができる。

なお、上記実施例では絶縁支持部材（６ｂ）として円環
状のものを用いた場合を示したが、他の形状のものを複
数個用いてそれぞれに取付台を装着してもよい。

また、上記実施例ではクラスタ・イオンビーム蒸着法に
適用した場合について説明したが、例えば、分子線エビ
タキシー法のようなフィラメントを用いてるつぼを加熱
する薄膜蒸着装置であってもよく、上記実施例と同様の
効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、るつぼを加熱するフ
ィラメントの取付台および絶縁支持部材を熱シールド板
の外側を囲繞して配設したので、取付台および絶縁支持
部材における絶縁不良を防止でき、信頼性の高いクラス
タ発生源を得ることができる。また、クラスタ発生源を
るつぼの高さ程度にまで縮められるため、クラスタ発生
源を小型化できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の正断面図、第２図は同じ
く要部の一部断面斜視図、第３図は従来の薄膜蒸着装置
の正断面図、第１図は同じく要部の一部断面斜視図であ
る。 （ハ働・真空槽、（ダ）・嚇るつぼ、（ｔｔａ）＊・ノ
ズル、（ｊｌ・・蒸着物質、（６）・・フィラメント、
　ｒ　Ａａ）・・取付台、（６ｂ）・・絶縁支持部材、
（７）・・熱シールド板、（ｊ）・・クラスタ発生源、
（／ｓ”３・・イオン化手段、（／７）・・加速手段、
（／９）・・基板。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 ％２図 搗３図 ％４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　真空槽と、この真空槽内に設けられ少なくとも１つの
   ノズルが形成され内部に蒸着物質が充填されたるつぼと
   、このるつぼを囲繞するように配置され上記るつぼを加
   熱するフィラメントと、熱シールド板とからなり、上記
   蒸着物質の蒸気を上記真空槽内に噴出させて上記蒸着物
   質のクラスタを発生させるクラスタ発生源と、 上記クラスタをイオン化させるイオン化手段と、イオン
   化された上記クラスタを加速させる加速手段と、 を備え、上記クラスタを基板に衝突させて薄膜を蒸着す
   る薄膜蒸着装置において、 各線が上記クラスタの噴出方向と同じ方向に配線されて
   いる上記フィラメントと、 上記熱シールド板を囲繞して配設され上記フィラメント
   を支持する取付台および絶縁支持部材と、を備えてなる
   ことを特徴とする薄膜蒸着装置。