JPH0397854A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JPH0397854A JPH0397854A JP1233969A JP23396989A JPH0397854A JP H0397854 A JPH0397854 A JP H0397854A JP 1233969 A JP1233969 A JP 1233969A JP 23396989 A JP23396989 A JP 23396989A JP H0397854 A JPH0397854 A JP H0397854A
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- Japan
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- cluster beam
- cluster
- electrode
- thin film
- thermionic
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/221—Ion beam deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H3/00—Production or acceleration of neutral particle beams, e.g. molecular or atomic beams
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- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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。
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，真空槽内に設置した基板に対して、蒸発源
からのクラスタ・ビームをイオン化して衝突させて，そ
の基板上に薄膜を蒸着する薄膜形成装置に関する。
からのクラスタ・ビームをイオン化して衝突させて，そ
の基板上に薄膜を蒸着する薄膜形成装置に関する。
第９図は例えば特公昭５４−９５９２号公報に示された
従来の薄膜形或装置を示す断面図であり、図において、
１は所定の真空度に保持された真空槽，２は真空槽１内
の排気を行うための排気通路で、これは図示しない真空
排気装置に接続されている，３はるつぼで、ふた３ａに
は内径１ｍ〜２ｍのノズル３ｂが１個ないし複数個設け
られている。るつぼ３内には，蒸着材である蒸着原料４
、例えばアルミニウｌ１が充填される。５はるつぼ支持
捧で、締林支持部材６を介してるつぼ支持台７に取り付
けられる。８は上記るつぼ３の加熱を行う加熱手段であ
り，例えば加熱用フィラメントである。９は加熱用フィ
ラメン１・８からの輻射熱を遮断する熱シールド板であ
る。」二記るつぼ３、加熱用フィラメント８および熱シ
ールド板９は、蒸着原ｆ−＋４を加熱蒸発せし，め，蒸
台原料のクラスタ２６からなるクラスタ・ビーム２７を
形或する蒸発源１２を構成している。なお．１０は台板
であって、支柱１】−を用いて真空槽】−に固定される
。
従来の薄膜形或装置を示す断面図であり、図において、
１は所定の真空度に保持された真空槽，２は真空槽１内
の排気を行うための排気通路で、これは図示しない真空
排気装置に接続されている，３はるつぼで、ふた３ａに
は内径１ｍ〜２ｍのノズル３ｂが１個ないし複数個設け
られている。るつぼ３内には，蒸着材である蒸着原料４
、例えばアルミニウｌ１が充填される。５はるつぼ支持
捧で、締林支持部材６を介してるつぼ支持台７に取り付
けられる。８は上記るつぼ３の加熱を行う加熱手段であ
り，例えば加熱用フィラメントである。９は加熱用フィ
ラメン１・８からの輻射熱を遮断する熱シールド板であ
る。」二記るつぼ３、加熱用フィラメント８および熱シ
ールド板９は、蒸着原ｆ−＋４を加熱蒸発せし，め，蒸
台原料のクラスタ２６からなるクラスタ・ビーム２７を
形或する蒸発源１２を構成している。なお．１０は台板
であって、支柱１】−を用いて真空槽】−に固定される
。
１３はイオン化用の熱電子】４を放出する熱電子放出部
で、第１０図に示すようなイオン化フィラメント１５と
，イオン化フィラメント１５から放出された熱電子１４
を加速してクラスタ・ビーム２７に照射する電子引き吊
し電極１Ｇとからなる６ １７はイオン化フィラメント
１５からの輻射熱を遮断するシールド板である。七記熱
電子放出部１３およびシールド板１７は上記蒸発源１２
からのクラスタ・ビーム２７をイオン化するためのイオ
ン化手段１８を構威している。イオン化フィラメント１
５と電子引き出し電極１６は通常、クラスタ・ビー１２
２７を囲繞する円筒面２円錐面あるいは軸対称の多角形
面内に配設される。その位置は、ビームの中心から測っ
た噴出角度で１０ないし２０度に相当する位置に設置さ
れる。１つは加速電極であり，これは電子引き出し電極
］６との間に電位を印加できる構造となっている。２０
は絶縁支持部材であり、シールド板１７，電子引き出し
電極１６，加速電極１９を締縁支持する。
で、第１０図に示すようなイオン化フィラメント１５と
，イオン化フィラメント１５から放出された熱電子１４
を加速してクラスタ・ビーム２７に照射する電子引き吊
し電極１Ｇとからなる６ １７はイオン化フィラメント
１５からの輻射熱を遮断するシールド板である。七記熱
電子放出部１３およびシールド板１７は上記蒸発源１２
からのクラスタ・ビーム２７をイオン化するためのイオ
ン化手段１８を構威している。イオン化フィラメント１
５と電子引き出し電極１６は通常、クラスタ・ビー１２
２７を囲繞する円筒面２円錐面あるいは軸対称の多角形
面内に配設される。その位置は、ビームの中心から測っ
た噴出角度で１０ないし２０度に相当する位置に設置さ
れる。１つは加速電極であり，これは電子引き出し電極
］６との間に電位を印加できる構造となっている。２０
は絶縁支持部材であり、シールド板１７，電子引き出し
電極１６，加速電極１９を締縁支持する。
上記締縁支持部材２０は支柱２ｊ−と締縁がいし２２に
よって台板１０に取り付けられる。２３は基板で、基板
ホルダ２４と締縁物２５を用いて真空槽１に設置されて
いる。２８は上記イオン化手段１８でイオン化されたク
ラスタ・イオンである。
よって台板１０に取り付けられる。２３は基板で、基板
ホルダ２４と締縁物２５を用いて真空槽１に設置されて
いる。２８は上記イオン化手段１８でイオン化されたク
ラスタ・イオンである。
次に動作について説明する。
基板２３にアルミニウム薄膜を蒸着形或する場合につい
て説明すると、まず、蒸着原料としてのアルミニウム４
をるつぼ３内に充填し，真空排気装置により真空槽１内
を１０’Ｐａ程度（約１０’Ｔ ｏ ｒ ｒ ）の真空
度にする。次いで、加熱用フィラメント８に通電して発
熱せしめ，加熱用フィラメント８からの輻射熱により、
または加熱用フィラメント８から放出される熱電子をる
つぼ３に衝突させること、すなれち電子衝突により、る
つぼ３内のアルミニウム４を加熱し蒸発させる。そして
アルミニウム４の蒸気圧が１０〜１０’Ｐａｌ度（０．
］．〜数１．ＯＴｏｒｒ）になる温度にるつぼ３を昇温
させると，ノズル３ｂからアルミニウム蒸気が噴出する
、このとき、るつぼ３内と真空槽】との圧力差により，
断熱膨張が発生し，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からなるクラスタ・ビーム２７
が形成される。
て説明すると、まず、蒸着原料としてのアルミニウム４
をるつぼ３内に充填し，真空排気装置により真空槽１内
を１０’Ｐａ程度（約１０’Ｔ ｏ ｒ ｒ ）の真空
度にする。次いで、加熱用フィラメント８に通電して発
熱せしめ，加熱用フィラメント８からの輻射熱により、
または加熱用フィラメント８から放出される熱電子をる
つぼ３に衝突させること、すなれち電子衝突により、る
つぼ３内のアルミニウム４を加熱し蒸発させる。そして
アルミニウム４の蒸気圧が１０〜１０’Ｐａｌ度（０．
］．〜数１．ＯＴｏｒｒ）になる温度にるつぼ３を昇温
させると，ノズル３ｂからアルミニウム蒸気が噴出する
、このとき、るつぼ３内と真空槽】との圧力差により，
断熱膨張が発生し，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からなるクラスタ・ビーム２７
が形成される。
このクラスタ・ビーム２．７に対して、イオン化フィラ
メン１・１５から電子引き出し′名極】６によってクラ
スタ・ビーム２７の中心軸方向に熱雷子１４を引き出し
て照射する。これにより，クラスタ・ビーム中の一部の
クラスタは、そのうちのｉ個の原子がイオン化されてク
ラスタ・イオン２８となる。このクラスタ・イオン２８
は加速ｉｌｌ極１９と電子引き出し電極１６との間に形
威された電界により適度に加速され、イオン化されてい
ない中性のクラスタ２６がるつぼ３から噴射されるとき
の運動エネルギーでもって基板２３に衝突し、これによ
り基板２３上にアルミニウム薄膜が蒸着形威される６ 〔発明が解決しようとする課題〕 従来の薄膜形戊装置は以上のように構或されているので
、熱電子放出部であるイオン化フィラメント１５と電子
引き出し電極１６をクラスタ・ビーム２７を囲繞する円
筒面上に配設するｖ４造となり、従って、熱電子放出部
１３の上部がクラスタ・ビーム２７に常にさらされ、大
きな蒸着速度を得るべくクラスタ・ビーム強度を増加さ
せた場合，電子引き出し電極１６等に対して，クラスタ
・ビームの凝縮による電極構成材料との反応や、あるい
は蒸着原料４の堆積を招き、電子引き出し７４ ％％１
６が急速に変形するなどの課題があった。このためイオ
ン化手段１８を頻繁に交換する必要があり，また，変形
が大きい場合には、＠極間で短絡事故を起こすという課
題があった。
メン１・１５から電子引き出し′名極】６によってクラ
スタ・ビーム２７の中心軸方向に熱雷子１４を引き出し
て照射する。これにより，クラスタ・ビーム中の一部の
クラスタは、そのうちのｉ個の原子がイオン化されてク
ラスタ・イオン２８となる。このクラスタ・イオン２８
は加速ｉｌｌ極１９と電子引き出し電極１６との間に形
威された電界により適度に加速され、イオン化されてい
ない中性のクラスタ２６がるつぼ３から噴射されるとき
の運動エネルギーでもって基板２３に衝突し、これによ
り基板２３上にアルミニウム薄膜が蒸着形威される６ 〔発明が解決しようとする課題〕 従来の薄膜形戊装置は以上のように構或されているので
、熱電子放出部であるイオン化フィラメント１５と電子
引き出し電極１６をクラスタ・ビーム２７を囲繞する円
筒面上に配設するｖ４造となり、従って、熱電子放出部
１３の上部がクラスタ・ビーム２７に常にさらされ、大
きな蒸着速度を得るべくクラスタ・ビーム強度を増加さ
せた場合，電子引き出し電極１６等に対して，クラスタ
・ビームの凝縮による電極構成材料との反応や、あるい
は蒸着原料４の堆積を招き、電子引き出し７４ ％％１
６が急速に変形するなどの課題があった。このためイオ
ン化手段１８を頻繁に交換する必要があり，また，変形
が大きい場合には、＠極間で短絡事故を起こすという課
題があった。
また，高強度のクラスタ・ビームをイオン化しようとす
ると、熱電子放出部１３の蒸気密度が高いため，イオン
化フィラメント１５と電子引き出し電極１６との間でプ
ラズマが発生し，イオン化条件の制御が困難になるなど
の課題があった。特に，バリウム等の仕事関数の小さな
元素を蒸着原料４として用いる場合、これらの蒸気が高
温のイオン化フィラメント１５に付着すると、フィラメ
ント表面の仕事関数が低下して，熱電子放出量が急激に
増大し、イオン化用＠源を破損するなどの課題があった
。
ると、熱電子放出部１３の蒸気密度が高いため，イオン
化フィラメント１５と電子引き出し電極１６との間でプ
ラズマが発生し，イオン化条件の制御が困難になるなど
の課題があった。特に，バリウム等の仕事関数の小さな
元素を蒸着原料４として用いる場合、これらの蒸気が高
温のイオン化フィラメント１５に付着すると、フィラメ
ント表面の仕事関数が低下して，熱電子放出量が急激に
増大し、イオン化用＠源を破損するなどの課題があった
。
一方、熱電子放出部１３へのクラスタ・ビーム照射を防
止するために熱電子放出部１３の直径を拡大すると，イ
オン化手段１８の外形寸法が大きくなってしまい、真空
排気時間やコスト的に有利なコンパクトな装置を構成で
きなくなるという課題があった。
止するために熱電子放出部１３の直径を拡大すると，イ
オン化手段１８の外形寸法が大きくなってしまい、真空
排気時間やコスト的に有利なコンパクトな装置を構成で
きなくなるという課題があった。
また、熱電子放出部１３へのクラスタ・ビーム照射を抑
制する方法として、末広がりの円錐状の熱電子放出部を
用いることは容易に考えられ，実際にも文献ダブリュ．
クナウアおよびアール．エル．ボエシェイ，イオナイズ
ド クラスタ ビーム デポジション，ジェ．バック．
シー．テクノル． （Ｗ． ｋｎａｕｅｒ ａｎｄ Ｒ
． Ｌ ． Ｐｏｅｓｃｈｅｉ， Ｉｏｎｉｚｅｄｃ
ｌｕｓｔｅｒ ｂｅａｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ， Ｊ
． Ｖａｃ． Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．）Ｂ６（１）
，（１９８８） Ｐ４５６−４６０ に示された、第
１１図に示すようなイオン化手段がある。これは希ガス
のクラスタ・ビーム分析研究用に用いられたもので、末
広がりの電子引き出し電極１６およびイオン化フィラメ
ント１５内にシールド板４０の孔４１を通過するクラス
タ・ビーム２７ａを通すようにして、成膜用のイオン化
手段に流用したものである。しかし，複数個の円錐状の
電子引き出し電極１６を精度良く形成し、再現性よく組
み立てることが困難であるなどの加工技術上の課題があ
った。
制する方法として、末広がりの円錐状の熱電子放出部を
用いることは容易に考えられ，実際にも文献ダブリュ．
クナウアおよびアール．エル．ボエシェイ，イオナイズ
ド クラスタ ビーム デポジション，ジェ．バック．
シー．テクノル． （Ｗ． ｋｎａｕｅｒ ａｎｄ Ｒ
． Ｌ ． Ｐｏｅｓｃｈｅｉ， Ｉｏｎｉｚｅｄｃ
ｌｕｓｔｅｒ ｂｅａｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ， Ｊ
． Ｖａｃ． Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．）Ｂ６（１）
，（１９８８） Ｐ４５６−４６０ に示された、第
１１図に示すようなイオン化手段がある。これは希ガス
のクラスタ・ビーム分析研究用に用いられたもので、末
広がりの電子引き出し電極１６およびイオン化フィラメ
ント１５内にシールド板４０の孔４１を通過するクラス
タ・ビーム２７ａを通すようにして、成膜用のイオン化
手段に流用したものである。しかし，複数個の円錐状の
電子引き出し電極１６を精度良く形成し、再現性よく組
み立てることが困難であるなどの加工技術上の課題があ
った。
この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、クラスタ・ビームの安定なイオン化が行えると
ともに，イオン化手段をコンパクトで長寿命化すること
ができる薄膜形成装置を得ることを目的とする。
もので、クラスタ・ビームの安定なイオン化が行えると
ともに，イオン化手段をコンパクトで長寿命化すること
ができる薄膜形成装置を得ることを目的とする。
この発明に係る薄膜形或装置は、クラスタ・ビームの中
心軸に直交する平面内に，熱電子を放出する熱電子放出
部を設け、この熱電子放出部と蒸発源との間に、この蒸
発源からのクラスタ・ビームがその熱電子放出部に当た
るのをシールド板によって阻止するようになし，さらに
上記熱電子放出部から放出された熱電子を、反射電極に
よってクラスタ・ビームの中心軸方向に向かわせるよう
にしたものである。
心軸に直交する平面内に，熱電子を放出する熱電子放出
部を設け、この熱電子放出部と蒸発源との間に、この蒸
発源からのクラスタ・ビームがその熱電子放出部に当た
るのをシールド板によって阻止するようになし，さらに
上記熱電子放出部から放出された熱電子を、反射電極に
よってクラスタ・ビームの中心軸方向に向かわせるよう
にしたものである。
この発明におけるイオン化用の熱電子は，電子引き出し
電極によって垂直上方に引き出された後、反射電極によ
って，クラスタ・ビームに照躬されるように軌道が曲げ
られ，クラスタのイオン化を行う。このとき、シールド
板は、イオン化フィラメントと電子引き出し電極によっ
て構或される熱電子放出部へのクラスタ・ビームの直接
照射を防止する． 〔発明の実施例〕 以下，この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１３はイオン化用の熱電子を放出する熱電
子放出部で、第２図に詳細に示すように水平面内に円環
状に配設されて、クラスタ・ビーム２７が通過する開口
部を持っている。この開口部の大きさは、クラスタ・ビ
ーム２７の中心軸から測った噴出角度で少なくとも↓５
度以上、望ましくは３０度以上のクラスタ・ビームが通
過できるようにしておく。上記熱電子放出部１３はイオ
ン化フィラメント１５と、該イオン化フィラメント１５
から放出された熱電子を加速してクラスタ・ビーム２７
に照射する電子引き出し電極１６とからなる。イオン化
フィラメント１５と電子引き出し電極１６との比離は、
所望の熱電子放出特性を得るために例えば５±０． ２
ｒｔｔｈ程度に設定する必要があるが、両方とも平面状
であるため、再現性よく高精度に設定できる。なお，熱
電子放出部１３の開［ゴ径を噴出角度で３０度以１相当
としでも、ノズル３ｂの出口に近い部分ではクラスタ・
ビーム２７の径が比較的小さいことと，電子引き出し電
極１６が平面状で従来と比べて非常に；゛４くできるの
で、熱電子放出部】３をコンパクトに構成することがで
きる。１，７はシールド板であり、上記熱電子放出部１
３の下部に設置した、イオン化フィラメン１−１５から
の輻射熱を低減するとともに、噴出角度の大きな方向に
噴出したクラスタ・ビーｌ１２７が熱電子放出部１３を
直接照射することを防止する。２９は反射電極で、上記
熱電子放出部】３からほぼ垂直上方に引き出されたイオ
ン化用の熱電子１・１の軌道を曲げ、熱電子放出部〕３
を通過したクラスタ・ビーム２７ａに照射するためのも
のである。反射電極２９の電位としては、通常，イオン
化フィラメント１５とほぼ同一の電位としておくことが
できる。３０はメツジュ状の制御電極で、これに与える
電位を適当に設定し、、イオン化用の熱電子１４の存在
領域を制御して，クラスタ・ビーム２７ａ中のイオン分
布を任意に制御するためのものである。そして、上記の
熱電子放出部１３、シールド板１７、反射電極２９，お
よび制御電極３０はイオン化手段】８を構威している。
電極によって垂直上方に引き出された後、反射電極によ
って，クラスタ・ビームに照躬されるように軌道が曲げ
られ，クラスタのイオン化を行う。このとき、シールド
板は、イオン化フィラメントと電子引き出し電極によっ
て構或される熱電子放出部へのクラスタ・ビームの直接
照射を防止する． 〔発明の実施例〕 以下，この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１３はイオン化用の熱電子を放出する熱電
子放出部で、第２図に詳細に示すように水平面内に円環
状に配設されて、クラスタ・ビーム２７が通過する開口
部を持っている。この開口部の大きさは、クラスタ・ビ
ーム２７の中心軸から測った噴出角度で少なくとも↓５
度以上、望ましくは３０度以上のクラスタ・ビームが通
過できるようにしておく。上記熱電子放出部１３はイオ
ン化フィラメント１５と、該イオン化フィラメント１５
から放出された熱電子を加速してクラスタ・ビーム２７
に照射する電子引き出し電極１６とからなる。イオン化
フィラメント１５と電子引き出し電極１６との比離は、
所望の熱電子放出特性を得るために例えば５±０． ２
ｒｔｔｈ程度に設定する必要があるが、両方とも平面状
であるため、再現性よく高精度に設定できる。なお，熱
電子放出部１３の開［ゴ径を噴出角度で３０度以１相当
としでも、ノズル３ｂの出口に近い部分ではクラスタ・
ビーム２７の径が比較的小さいことと，電子引き出し電
極１６が平面状で従来と比べて非常に；゛４くできるの
で、熱電子放出部】３をコンパクトに構成することがで
きる。１，７はシールド板であり、上記熱電子放出部１
３の下部に設置した、イオン化フィラメン１−１５から
の輻射熱を低減するとともに、噴出角度の大きな方向に
噴出したクラスタ・ビーｌ１２７が熱電子放出部１３を
直接照射することを防止する。２９は反射電極で、上記
熱電子放出部】３からほぼ垂直上方に引き出されたイオ
ン化用の熱電子１・１の軌道を曲げ、熱電子放出部〕３
を通過したクラスタ・ビーム２７ａに照射するためのも
のである。反射電極２９の電位としては、通常，イオン
化フィラメント１５とほぼ同一の電位としておくことが
できる。３０はメツジュ状の制御電極で、これに与える
電位を適当に設定し、、イオン化用の熱電子１４の存在
領域を制御して，クラスタ・ビーム２７ａ中のイオン分
布を任意に制御するためのものである。そして、上記の
熱電子放出部１３、シールド板１７、反射電極２９，お
よび制御電極３０はイオン化手段】８を構威している。
１９は加速電極であり、上音己反射電極２９および加速
電極１９の一部はメッシュ状に加工され、クラスタ・ビ
ーム２７ａが衝突する面積の縮小を図っている。
電極１９の一部はメッシュ状に加工され、クラスタ・ビ
ーム２７ａが衝突する面積の縮小を図っている。
各部品の材質等については、イオン化フィラメント１５
にはタングステン線、電子引き出し電極１６，反射電極
２９、制御電極３０にはモリブデンまたはタンタルを用
い、化学エッチングあるいは放電加工を施してメッシュ
状に成形される。また、シールド板１７には高融点金属
やセラミックが用いられる．また、蒸着原料４としてア
ルミニウムを用いる場合は，シールド板１７等の材質と
してアルミニウムに対して優れた耐久性を持つ超高密度
グラファイト（米国王）ＯＣＯ社製、品名Ｌ）ＦＰ−３
）を用いると、長身命化を図ることができる． 次に、動作について説明する。まず，イオン化手段１８
の動作について述べると、蒸発源】２を用いて、従来と
同様の操作により形或されたクラスタ・ビーム２７は、
その中央部だけがシールド板】７を通過する。従って、
熱電子放出部１３は全くクラスタ・ビー１− ２ ７
ａに照射されない。一方、イオン化フィラメント１５を
通電加熱し、該イオン化フィラメント１５と電子引き出
し電極■『３との間に５０ないし５００Ｖの電圧を印加
して，熱電子１４を垂直１二方へ引き出す。これらの熱
電子１４の軌道は，イオン化フィラメント］５とほぼ同
し１電位である反射＠横２９が形或するｌによってクラ
スク・ビーｌ１の中心軸方向に曲げら才し，シールド板
１７を通過したクラスタ・ビーム２７ａに照射される。
にはタングステン線、電子引き出し電極１６，反射電極
２９、制御電極３０にはモリブデンまたはタンタルを用
い、化学エッチングあるいは放電加工を施してメッシュ
状に成形される。また、シールド板１７には高融点金属
やセラミックが用いられる．また、蒸着原料４としてア
ルミニウムを用いる場合は，シールド板１７等の材質と
してアルミニウムに対して優れた耐久性を持つ超高密度
グラファイト（米国王）ＯＣＯ社製、品名Ｌ）ＦＰ−３
）を用いると、長身命化を図ることができる． 次に、動作について説明する。まず，イオン化手段１８
の動作について述べると、蒸発源】２を用いて、従来と
同様の操作により形或されたクラスタ・ビーム２７は、
その中央部だけがシールド板】７を通過する。従って、
熱電子放出部１３は全くクラスタ・ビー１− ２ ７
ａに照射されない。一方、イオン化フィラメント１５を
通電加熱し、該イオン化フィラメント１５と電子引き出
し電極■『３との間に５０ないし５００Ｖの電圧を印加
して，熱電子１４を垂直１二方へ引き出す。これらの熱
電子１４の軌道は，イオン化フィラメント］５とほぼ同
し１電位である反射＠横２９が形或するｌによってクラ
スク・ビーｌ１の中心軸方向に曲げら才し，シールド板
１７を通過したクラスタ・ビーム２７ａに照射される。
これによりクラスタ・イオン２８が形或される。イオン
化フィラメント１５から引き出す熱電子１．４の電流歓
としては、通常，５０ないし１０００ｍＡ程度の範囲内
に設定する。
化フィラメント１５から引き出す熱電子１．４の電流歓
としては、通常，５０ないし１０００ｍＡ程度の範囲内
に設定する。
なお、シール１一板１７に衝突したクラスタ・ビーム２
７の一部は再蒸発せずにそのまま堆積するが、」二記シ
ールド板１７と蒸発源１２の距離が大きいため、堆積物
による短絡事故は，ほとんど発生しない，例えば、アル
ミニウムを蒸着原料として用い． ６ ６ ｎｍ／ｒｎ
５． ｎの或膜速度で実験を行ったところ、従来の１
００倍以上に相当する４０時間以上の長時間にわたり、
連続して装置を運転することが可能であった． さらに、制御電極３０の動作について述へる。
７の一部は再蒸発せずにそのまま堆積するが、」二記シ
ールド板１７と蒸発源１２の距離が大きいため、堆積物
による短絡事故は，ほとんど発生しない，例えば、アル
ミニウムを蒸着原料として用い． ６ ６ ｎｍ／ｒｎ
５． ｎの或膜速度で実験を行ったところ、従来の１
００倍以上に相当する４０時間以上の長時間にわたり、
連続して装置を運転することが可能であった． さらに、制御電極３０の動作について述へる。
制御電極３０は，イオン化手段〕８におけるイオン化領
域をコントロールして，クラスタ・ビーム２７ａ中のイ
オン分布の均一化を図るために設けたものである。第３
図はこのイオン化手段１８における電位分布の数値計算
結果の一例であり，等電位線の間隔を０．５ｋＶとして
示してある。
域をコントロールして，クラスタ・ビーム２７ａ中のイ
オン分布の均一化を図るために設けたものである。第３
図はこのイオン化手段１８における電位分布の数値計算
結果の一例であり，等電位線の間隔を０．５ｋＶとして
示してある。
第４図は第３図で一点鎖線で示した領域内について、制
御電極３０の電位をイオン化フィラメン１・１５とほぼ
同じ電位（４．５ｋＶ）として電位分布を数値計算した
結果を拡大して示したものである。第５図は同じく第３
図で一点鎖線で示した領域内について，制御電極３０の
電位を電子引き出し電極工６と同じ電位（５ｋ．Ｖ）と
して電位分布を数値計算した結果を拡大して示したもの
である．第４図および第５図における斜線部Ａは、イオ
ン化用の熱電子の存在領域を示すものである。第４図お
よび第５図から、制御電極３０に与える電位を適当に設
定することで、イオン化用熱電子の存在領域を変えて、
イオン化手段１８におけるイオン化領域をコントロール
できることがわかる。
御電極３０の電位をイオン化フィラメン１・１５とほぼ
同じ電位（４．５ｋＶ）として電位分布を数値計算した
結果を拡大して示したものである。第５図は同じく第３
図で一点鎖線で示した領域内について，制御電極３０の
電位を電子引き出し電極工６と同じ電位（５ｋ．Ｖ）と
して電位分布を数値計算した結果を拡大して示したもの
である．第４図および第５図における斜線部Ａは、イオ
ン化用の熱電子の存在領域を示すものである。第４図お
よび第５図から、制御電極３０に与える電位を適当に設
定することで、イオン化用熱電子の存在領域を変えて、
イオン化手段１８におけるイオン化領域をコントロール
できることがわかる。
第６図はこの発明の薄膜形成装置を用いて、加速電圧を
５ｋＶとし，６６ｎｍ／ｍｉｎの或膜速度でアルミニウ
ム薄膜を蒸着形成した場合において，制御電極３０にあ
たえる電位（Ｖｃ）を変えて、基板２３上でのイオン電
流密度分布を測定した結果を示すものである。これによ
れば，制御電極３０の電位を適当に設定することにより
．５ｋＶと高い加速電圧においても分布の最大値と最小
値の比が約３対１の極めて平坦なイオン電流密度分布を
得ることができた。
５ｋＶとし，６６ｎｍ／ｍｉｎの或膜速度でアルミニウ
ム薄膜を蒸着形成した場合において，制御電極３０にあ
たえる電位（Ｖｃ）を変えて、基板２３上でのイオン電
流密度分布を測定した結果を示すものである。これによ
れば，制御電極３０の電位を適当に設定することにより
．５ｋＶと高い加速電圧においても分布の最大値と最小
値の比が約３対１の極めて平坦なイオン電流密度分布を
得ることができた。
なお、制御電極３０はクラスタ・ビーム２７ａに照射さ
れるが，熱電子放出部ｌ３と異なり単に電位を設定する
だけの電極であるため、イオン化動作が不安定になるこ
とはない。また、使用する蒸着原料４の蒸気圧によって
は，制御電極３０へのクラスタ・ビーム２７ａの堆積が
問題となるが，この場合は制御電極３０を通電加熱でき
る構成とすることで解決が可能である． また、上記実施例ではイオン化フィラメント１５として
タングステン線を用いた場合について示したが、この発
明では熱電子放出部１３を平面状にできるのでこれ以外
の形状、材質でもよく、たとえばタングステン、タンタ
ル等の板材や，低温で熱電子を放出する６ホウ化ランタ
ン（Ｌ ａ Ｂ，）等を用いることができる。
れるが，熱電子放出部ｌ３と異なり単に電位を設定する
だけの電極であるため、イオン化動作が不安定になるこ
とはない。また、使用する蒸着原料４の蒸気圧によって
は，制御電極３０へのクラスタ・ビーム２７ａの堆積が
問題となるが，この場合は制御電極３０を通電加熱でき
る構成とすることで解決が可能である． また、上記実施例ではイオン化フィラメント１５として
タングステン線を用いた場合について示したが、この発
明では熱電子放出部１３を平面状にできるのでこれ以外
の形状、材質でもよく、たとえばタングステン、タンタ
ル等の板材や，低温で熱電子を放出する６ホウ化ランタ
ン（Ｌ ａ Ｂ，）等を用いることができる。
さらに、上記実用例では制御電極３０として円環状のも
のを用いた場合について示したが、これ以外の形状、例
えば第７図に示すような円錐状としてもよく、上記実施
例と同様の効果を奏する。
のを用いた場合について示したが、これ以外の形状、例
えば第７図に示すような円錐状としてもよく、上記実施
例と同様の効果を奏する。
また，上記実施例ではイオン化手段１８の電極形状とし
てクラスタ・ビーム２７の中心軸に関してほぼ回転対称
とし、開口部を円形とした場合について示したが、これ
以外の形状、例えば、矩形、あるいは多角形の電極、開
口部としてもよく，上記実施例と同様の効果を奏する。
てクラスタ・ビーム２７の中心軸に関してほぼ回転対称
とし、開口部を円形とした場合について示したが、これ
以外の形状、例えば、矩形、あるいは多角形の電極、開
口部としてもよく，上記実施例と同様の効果を奏する。
さらに、上記実施例ではイオン化手段１８に制御電極３
０を設け、均一なイオン分布の実現を図った場合につい
て説明したが，或膜対象としてそれほど均一なイオン分
布が要求されず、制御電極を用いないイオン化手段にお
ける場合に対してこの発明を適用してもよく、安定なイ
オン化動作や電極の長寿命化等に関して同等の効果を奏
する。
０を設け、均一なイオン分布の実現を図った場合につい
て説明したが，或膜対象としてそれほど均一なイオン分
布が要求されず、制御電極を用いないイオン化手段にお
ける場合に対してこの発明を適用してもよく、安定なイ
オン化動作や電極の長寿命化等に関して同等の効果を奏
する。
さらにまた、上記実施例ではイオン化フィラメントｌ５
の上方に電子引き出し電極１６を設け、熱電子↓４を上
方に引き出す構成とした場合について示したが、第８図
に示すようにイオン化フィラメント１５の上方，下方に
電子引き出し電極１６ａ，１６ｂを設け、イオン化フィ
ラメント１５の両面から熱電子を引き出して、イオン化
用の熱電子１４の電流量増大を図ることもできる。この
場合には，下方に引き出した熱電子１４のための反射電
界は，イオン化フィラメント１５とほぼ同じ電位とした
シールド板１７が形成することになる． 〔発明の効果〕 以上のように、この発明によればイオン化フィラメント
、電子引き出し電極からなる熱電子放出部とシールド板
を水平面内に配設するとともに、電子引き出し電極に対
向して反射電極を設けたので、熱電子放出部がクラスタ
・ビームに照射されることなく、長時間にわたりクラス
タ・ビームの安定なイオン化動作を実施でき、またコン
パクトで寿命の長いものが得られる効果がある。
の上方に電子引き出し電極１６を設け、熱電子↓４を上
方に引き出す構成とした場合について示したが、第８図
に示すようにイオン化フィラメント１５の上方，下方に
電子引き出し電極１６ａ，１６ｂを設け、イオン化フィ
ラメント１５の両面から熱電子を引き出して、イオン化
用の熱電子１４の電流量増大を図ることもできる。この
場合には，下方に引き出した熱電子１４のための反射電
界は，イオン化フィラメント１５とほぼ同じ電位とした
シールド板１７が形成することになる． 〔発明の効果〕 以上のように、この発明によればイオン化フィラメント
、電子引き出し電極からなる熱電子放出部とシールド板
を水平面内に配設するとともに、電子引き出し電極に対
向して反射電極を設けたので、熱電子放出部がクラスタ
・ビームに照射されることなく、長時間にわたりクラス
タ・ビームの安定なイオン化動作を実施でき、またコン
パクトで寿命の長いものが得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による薄膜形或装置を示す
断面図、第２図はこの発明の一実施例による薄膜形威装
置の主要部を一部破断して示す斜視図、第３図、第４図
および第５図はこの発明の一実施例による薄膜形或装置
の主要部の電位分布を示す説明図、第６図はこの発明の
一実施例による薄膜形成装置における基板上のイオン電
流密度分布を示す測定グラフ図、第７図はこの発明の他
の実施例による薄膜形戊装置を示す断面図、第８図はこ
の発明のさらに他の実施例による薄膜形成装置を示す断
面図、第９図は従来の薄膜形成装置を示す断面図、第１
０図は従来の薄膜形或装置の主要部を一部破断して示す
斜視図，第１１図は従来のイオン化手段の一部を示す断
面図である。 】は真空槽，４は蒸着原料、６はフィラメント、１２は
蒸発源，１３は熱雷子放出部、１４は熱電子、１７はシ
ールド板、１，８はイオン化手段、１９は加速電極、２
３は！＆板，２７はクラスタ・ビーム、２８はクラスタ
・イオン、２９は反射電極。 なお、図中，同一符呼は同−、または相当部分を示す。 第 ２ 図 １つ １２蕉発ｐ １８，イ７２化＋役 、９身丁ｅ楡 第 ４ 図 第 ６ 図 第 ７ 図 第 ６ 図 １００ Ｏ 籐担半イそ〔＠猟〕 ＋００ 第 ８ 図 第 ９ 図 第１０ 図 手 続 補 正 書 （自 発）
断面図、第２図はこの発明の一実施例による薄膜形威装
置の主要部を一部破断して示す斜視図、第３図、第４図
および第５図はこの発明の一実施例による薄膜形或装置
の主要部の電位分布を示す説明図、第６図はこの発明の
一実施例による薄膜形成装置における基板上のイオン電
流密度分布を示す測定グラフ図、第７図はこの発明の他
の実施例による薄膜形戊装置を示す断面図、第８図はこ
の発明のさらに他の実施例による薄膜形成装置を示す断
面図、第９図は従来の薄膜形成装置を示す断面図、第１
０図は従来の薄膜形或装置の主要部を一部破断して示す
斜視図，第１１図は従来のイオン化手段の一部を示す断
面図である。 】は真空槽，４は蒸着原料、６はフィラメント、１２は
蒸発源，１３は熱雷子放出部、１４は熱電子、１７はシ
ールド板、１，８はイオン化手段、１９は加速電極、２
３は！＆板，２７はクラスタ・ビーム、２８はクラスタ
・イオン、２９は反射電極。 なお、図中，同一符呼は同−、または相当部分を示す。 第 ２ 図 １つ １２蕉発ｐ １８，イ７２化＋役 、９身丁ｅ楡 第 ４ 図 第 ６ 図 第 ７ 図 第 ６ 図 １００ Ｏ 籐担半イそ〔＠猟〕 ＋００ 第 ８ 図 第 ９ 図 第１０ 図 手 続 補 正 書 （自 発）
Claims (1)
- 所定の真空度に保持された真空槽と、この真空槽内に
設けられた基板に蒸着すべき蒸着原料の蒸気を上記真空
槽内に噴出して、その蒸気中の多数の原子が緩く結合し
たクラスタからなるクラスタ・ビームを発生する蒸発源
と、この蒸発源からのクラスタ・ビームに熱電子を照射
してその一部をイオン化するイオン化手段と、このイオ
ン化手段でイオン化したクラスタ・イオンを加速し、イ
オン化されていないクラスタ・ビームとともに基板に衝
突させて、この基板上に薄膜を蒸着させる加速電極とか
らなる薄膜形成装置において、上記イオン化手段を構成
し、かつ上記クラスタ・ビームの中心軸に直交する平面
内に設けられて、上記熱電子を放出する熱電子放出部と
、この熱電子放出部と上記蒸発源との間に設けられて、
この蒸発源からのクラスタ・ビームが上記熱電子放出部
に直接照射されるのを阻止するシールド板と、上記熱電
子放出部から上記クラスタ・ビームの中心軸と略平行に
引き出された上記熱電子を、そのクラスタ・ビームの中
心軸方向に向かわせる反射電極とを設けたことを特徴と
する薄膜形成装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1233969A JP2619068B2 (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | 薄膜形成装置 |
| US07/560,928 US5099791A (en) | 1989-09-08 | 1990-07-31 | Cluster beam thin film deposition apparatus with thermionic electron control |
| DE4027896A DE4027896A1 (de) | 1989-09-08 | 1990-09-03 | Vorrichtung zum aufbringen einer duennschicht |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1233969A JP2619068B2 (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0397854A true JPH0397854A (ja) | 1991-04-23 |
| JP2619068B2 JP2619068B2 (ja) | 1997-06-11 |
Family
ID=16963476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1233969A Expired - Lifetime JP2619068B2 (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | 薄膜形成装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5099791A (ja) |
| JP (1) | JP2619068B2 (ja) |
| DE (1) | DE4027896A1 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH089774B2 (ja) * | 1990-06-25 | 1996-01-31 | 三菱電機株式会社 | 薄膜形成装置 |
| JP2915170B2 (ja) * | 1991-06-05 | 1999-07-05 | 三菱電機株式会社 | 薄膜形成装置及び薄膜形成方法 |
| DE4225169C2 (de) * | 1992-07-30 | 1994-09-22 | Juergen Dipl Phys Dr Gspann | Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Agglomeratstrahlen |
| JP3169151B2 (ja) * | 1992-10-26 | 2001-05-21 | 三菱電機株式会社 | 薄膜形成装置 |
| US5873464A (en) * | 1994-03-17 | 1999-02-23 | Appleton Papers, Inc. | Film bubble wrap interleaf |
| US5827371A (en) * | 1995-05-03 | 1998-10-27 | Chorus Corporation | Unibody crucible and effusion source employing such a crucible |
| US5820681A (en) * | 1995-05-03 | 1998-10-13 | Chorus Corporation | Unibody crucible and effusion cell employing such a crucible |
| US5840167A (en) * | 1995-08-14 | 1998-11-24 | Lg Semicon Co., Ltd | Sputtering deposition apparatus and method utilizing charged particles |
| JP2003520393A (ja) * | 1999-12-10 | 2003-07-02 | エピオン コーポレイション | ガスクラスターイオンビーム形成用イオン化装置 |
| US20050229856A1 (en) * | 2004-04-20 | 2005-10-20 | Malik Roger J | Means and method for a liquid metal evaporation source with integral level sensor and external reservoir |
| EP1752555A1 (de) * | 2005-07-28 | 2007-02-14 | Applied Materials GmbH & Co. KG | Verdampfervorrichtung |
| US8608855B2 (en) * | 2006-04-28 | 2013-12-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrode cover and evaporation device |
| US8261690B2 (en) * | 2006-07-14 | 2012-09-11 | Georgia Tech Research Corporation | In-situ flux measurement devices, methods, and systems |
| US20100189929A1 (en) * | 2009-01-28 | 2010-07-29 | Neal James W | Coating device and deposition apparatus |
| DE102010055285A1 (de) * | 2010-12-21 | 2012-06-21 | Solarion Ag Photovoltaik | Verdampferquelle, Verdampferkammer und Beschichtungsverfahren |
| US12538756B2 (en) * | 2022-05-06 | 2026-01-27 | Nuflare Technology, Inc. | Vapor phase growth apparatus and reflector |
| JP7381800B1 (ja) * | 2023-02-21 | 2023-11-16 | 株式会社アルバック | 真空蒸着装置用の蒸着源 |
Citations (1)
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| GB1483966A (en) * | 1974-10-23 | 1977-08-24 | Sharp Kk | Vapourized-metal cluster ion source and ionized-cluster beam deposition |
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| AU531847B2 (en) * | 1979-02-23 | 1983-09-08 | Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Magnetic recording medium + process for production thereof |
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| JPS60158619A (ja) * | 1984-01-27 | 1985-08-20 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜蒸着装置 |
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| JPS61256623A (ja) * | 1985-05-08 | 1986-11-14 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜形成装置 |
| JPS61256622A (ja) * | 1985-05-08 | 1986-11-14 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜形成装置 |
| JPS61279668A (ja) * | 1985-06-05 | 1986-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜形成装置 |
| JPS62249410A (ja) * | 1986-04-23 | 1987-10-30 | Hitachi Ltd | 基板の表面処理装置 |
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| US4795656A (en) * | 1986-08-26 | 1989-01-03 | Kozo Iizuka, Director-General, Agency Of Industrial Science And Technology | Cluster ion plating method for producing electrically conductive carbon film |
| CN1019513B (zh) * | 1986-10-29 | 1992-12-16 | 三菱电机株式会社 | 化合物薄膜形成装置 |
| JP2501828B2 (ja) * | 1987-06-09 | 1996-05-29 | 三菱電機株式会社 | 薄膜蒸着装置 |
| JPH0639683B2 (ja) * | 1987-08-21 | 1994-05-25 | 工業技術院長 | 導電性炭素膜の形成方法 |
-
1989
- 1989-09-08 JP JP1233969A patent/JP2619068B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-07-31 US US07/560,928 patent/US5099791A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-03 DE DE4027896A patent/DE4027896A1/de active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5919190A (ja) * | 1982-07-24 | 1984-01-31 | テー・アー・トリウムフ―アドレル・アクチエンゲゼルシヤフト | タイプライタのインキリボン及び訂正リボンのための装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2619068B2 (ja) | 1997-06-11 |
| DE4027896A1 (de) | 1991-03-21 |
| DE4027896C2 (ja) | 1992-01-16 |
| US5099791A (en) | 1992-03-31 |
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