JPH0361360A - 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、例えばクラスタイオンビー
ム蒸着装置などのｒｉ膜形成装置に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は例えば特公昭５４−９５９２号公報に開示され
た従来のクラスタイオンビーム蒸着装置を示す構成図で
ある。

図において、符号（１）は真空槽、（２）は真空槽（１
〉内に設けられ、蒸着薄膜（３）が形成される被蒸着材
としての基板である。

（４〉は真空槽（１）内に設けられ、導電性材料からな
る坩堝であり、この坩堝〈４）にはノズル孔（４ａ）が
設けられている。（５）は坩堝（４）内に収容されてい
る蒸着物質、（６〉は坩堝（４）の周囲に設けられ、電
子衝撃により坩堝（４）を加熱する加熱用フィラメント
であり、この加熱用フィラメント（６）の加熱により蒸
着物質（５〉は蒸発して、ノズル孔（４ａ）から噴出す
る。また、この加熱用フィラメント（６）はタングステ
ン線材からなっている。

（７）は坩堝（４）の上方に設けられ、蒸着物質（５）
の一部を電子衝突により正電荷にイオン化するための電
子を放射するイオン化用フィラメントであり、このイオ
ン化用フィラメント（７〉はタングステン線材からなっ
ている。（８〉はイオン化用フィラメント（７）から放
射された電子を加速して噴出された蒸着物質（５）に衝
突させるグリッドである。

（９）はイオン化された蒸着物質（５〉を電界で加速す
るための加速電極、（ｉｏ）は加熱用フィラメント（６
）の周囲に設けられた熱シールド板であり、この熱シー
ルド板（１０）は加熱用フィラメント（６）と同電位に
保たれている。

（１１〉は加熱用フィラメント（６）に電子を放射させ
るための第１の交流電源、（１２）は加熱用フィラメン
ト（６〉から放射された電子が坩堝（４）に衝突するよ
うに坩堝く４〉に対して加速用フィラメント（６〉を負
の電位に保つための第１の直流電源、（１３）はイオン
化用フィラメント（７）に電子を放射させるための第２
の交流電源、（１４）はグリッド（８）に対してイオン
化用フィラメント（７〉を負の電位に保つための第２の
直流電源、（１５）はグリッド（８）に対して加速電極
（９）を負の電位に保つための第３の直流電源である。

次に、動作について説明する。加熱用フィラメント（６
）から放射された電子は、正の電位の坩堝（４）に衝突
し、これにより坩堝（４）が加熱され、その内部の蒸着
物質（５）が加熱される。

加熱された蒸着物質（５）は、蒸発してノズル孔（４ａ
）から噴出する。噴出した蒸着物質（５）は、ノズル孔
（４ａ）の近傍での間然膨張による過冷却のため過飽和
状態となり、凝縮してクラスタとなる。

この後、このクラスタとなった蒸着物質（５）の一部が
、イオン化用フィラメント（７〉からの電子により正イ
オン化される。そして、この蒸着物質（５〉のクラスタ
は、加速電極（９）の電界で加速され、基板く２）の表
面に射突し、これにより蒸着薄膜（３）が形成される。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように構成された従来のクラスタイオンビーム蒸
着装置においては、加熱用及びイオン化用フィラメン１
−（６）、（７）がタングステン線材からなっているた
め、電子を放射する際に、これらの各フィラメント（６
）、（７）はかなりの高温になり、その輻射熱によって
基板（２）が加熱されてしまう。このため、例えばプラ
スチック・フィル１８や有機材などからなる基板（２〉
を用いる場合には、基板く２）に変形が生じるなど、薄
膜形成が困難になってしまい、基板（２）を冷却するた
めの装置が別に必要になるなどの問題点があった。また
、上記のような材料のものを除けば、−般に基板（２）
の温度は高い方が蒸Ｓ薄膜（３）がしっかりと形成され
るので、基板（２）をある程度の温度に保つための手段
を有するものがあるが、この場合には各フィラメント（
６）、（７）からの輻射熱の影響により、基板く２）の
温度調整が困難になってしまうという問題点があり、上
記のような問題点を解決しなければならないという課題
を有していた。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、フィラメントからの輻射熱を低減し、低温で
の薄膜形成を可能にするとともに、基板の温度調整を容
易にすることができる薄膜形［課題を解決するための手
段］ この発明に係る薄膜形成装置は、加熱用フィラメント及
びイオン化用フィラメントの少なくともいずれか一方が
、タングステン線材よりも低温で高い電流密度の電子を
放射する線材からなっているものである。

［作用］ この発明においては、タングステン線材よりも低温で高
い電流密度の電子を放射するような線材からなるフィラ
メントを用いることにより、フィラメントからの輻射熱
を低減する。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例であるクラスタイオンビー
１１蒸着装置を示す構成国であり、第２図と同−又は相
当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

図において、符号（２１）は坩堝（４）の周囲に設けら
れ、電子衝撃により坩堝（４）を加熱し蒸（２２）は坩
堝（４）の上方に設けられ、蒸発した蒸着物質（５）の
一部をイオン化するための電子を放射するイオン化用フ
ィラメントであり、これらの加熱用及びイオン化用フイ
ラ、メント（２１）。

（２２）は、タングステン線材の表面にバリウムを塗布
したものを加熱して相互拡散させてなるＷ　／　Ｂ　ａ
線材からそれぞれなっている。

ここで、上記のようなＷ　／　Ｂ　ａ線材と、従来のタ
ングステン線材とについて、それぞれ０．１Ａ　／　ｃ
ｘ”の電子放射電流密度を得るとき、それぞれの温度は
次のようになる。

タングステン線材・・・Ｔ　、　＝　２４００　ＫＷ／
Ｂａｔｉｊ材・・・・・・Ｔ２−１１００にこのとき、
輻射熱の基板（２）への伝達エネルギＥと、輻射率εと
、フィラメント温度Ｔとの関係は次式で示される。

ＥＣＣε・Ｔ４ 式中εは上記の２種の材料とも同じであるとすると、次
式が得られる。

ただし、Ｅ、はタングステン線材を用いた場合の輻射熱
伝達エネルギ、Ｅ２はＷ　／　Ｂ　ａ線材を用いた場合
の輻射熱伝達エネルギである。

従って、この実施例の加熱用及びイオン化用フィラメン
ト（２１）　、（２２）による輻射熱の伝達エネルギは
、従来例の１／２３となり、大巾に低減されている。

このため、低温での薄膜形成が可能となり、熟に弱い基
板（２）に対しても、冷却装置を用いることなく薄膜形
成が行える。また、基板（２）を加熱して薄膜形成を行
うような場合にも、輻射熱の影響が小さくなるので、基
板（２）の温度調節が容易になる。

なお、上記実施例ではタングステン線材０表面部にバリ
ウムを塗布したものを加熱して相互拡散させてなるＷ　
／　Ｂ　ａ線材を用いたが、Ｗ　／　Ｂ　ａ線材は、タ
ングステンに数％のバリウノ＼を混合した後、線材化し
たものであってもよい。

また、上記実施例では加熱用及びイオン化用フィラメン
ト（２１）　、（２２）の材料としてＷ　／　Ｂ　ａ線
材を示したが、タングステン線材よりも低温で高い電流
密度の電子を放射するような線材であれば、他のもので
あってもよい。

例えば、日本真空技術（株）発行のｒ真空ハンドブック
Ｊ　１９８２年版　１３６頁〜１３９頁に示されている
ように、Ｗ　／　Ｂ　ａ線材と同様に製造されるＷ／Ｃ
ｓ線材、Ｗ／Ｔｈ線材又はＴ　ａ　／　Ｔ　ｈ線材など
や、ＬａＢ５線材などであっても、タングステン線材に
比べて仕事関数ψが低く、熱電子を放射しやすくなって
いるので、輻射熱を低温に抑え、かつ十分な熱電子を放
射させることができる。

さらに、上記実施例では加熱用フィラメント（２１）及
びイオン化用フィラメント（２２）の両方にこの発明を
適用したが、いずれか一方であってもよい。

さらにまた、上記実施例では加熱用及びイオン化用フィ
ラメント（２１）　、（２２）の両方を有するクラスタ
イオンビーム蒸着装置を示したが、いずれか一方を有す
るものであっても、この発明は適用できる。

また、上記実施例では薄膜形成装置としてクラスタイオ
ンビーム蒸着装置を示したが、加熱用及びイオン化用の
少なくともいずれか一方のフィラメントを有するもので
あれば、他の真空蒸着装置などの薄膜形成装置であって
もよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明０薄膜形成装置は、加熱
用フィラメント及びイオン化用フィラメントの少なくと
もいずれか一方に、タングステン線材よりも低温で高い
電流密度の電子を放射する線材からなるものを用いたの
で、フィラメントからの輻射熱が低減され、低温での薄
膜形成を可能にするとともに、基板の温度調整を容易に
することができるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は従
来例を示す構成図である。 図において、（５）は蒸着物質、（２１）は加熱用フィ
ラメント、 （２２） はイオン代用フィラメン トである。 なお、 各図中、 同一符号は同−又は相当部分を 示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸着物質を加熱し蒸発させるための加熱用フィラメント
   及び蒸着物質をイオン化するためのイオン化用フィラメ
   ントの少なくともいずれか一方を有する薄膜形成装置に
   おいて、前記加熱用フィラメント及び前記イオン化用フ
   ィラメントの少なくともいずれか一方が、タングステン
   線材よりも低温で高い電流密度の電子を放射する線材か
   らなっていることを特徴とする薄膜形成装置。