JPH0535218B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、化合物薄膜蒸着装置、特に真空蒸
着法により高品質の化合物薄膜を蒸着形成する装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の装置として第３図及び第４図に
示すものがあつた。第３図は特公昭54−9592号公
報に示された従来の化合物薄膜蒸着装置を模式的
に示す概念図、第４図は従来の化合物薄膜蒸着装
置の主要部の一部切り欠いて内部を示す斜視図で
ある。

図において、１は真空槽２を所定の真空度に保
持する真空排気装置、３は例えば酸素等の常温ガ
スが充填されているガスボンベ、４は常温ガスを
真空槽２に導入するためのリークバルブ、５は噴
出口６を有する密閉型るつぼで、基板７に蒸着す
べき物質８、例えばアルミニウム等が装填されて
いる。９はるつぼ加熱用フイラメント、１０はイ
オン化用フイラメントで、2000℃位に熱せられ、
ここから放出される電子１１はグリツド１２によ
り加速されて物質蒸気のクラスタ１３を衝撃し、
その一部をイオン化する。１４はイオン化された
クラスタイオン１５を加速し、イオン化されてい
ない中性クラスタ１３と共に基板７に衝突させる
加速電極、１６および１７は熱シールド板であ
る。１８はクラスタをイオン化するイオン化手段
で、イオン化用フイラメント１０及びグリツド１
２よりなる。

次に動作について説明する。真空排気装置１に
よつて真空槽１０内が10^-6Torr台の真空度にな
るまで真空槽２内を排気した後、リークバルブ４
を開いて常温ガス（ここでは酸素）を真空槽２内
に導入する。次いで、るつぼ５内の蒸気圧が数
Torrになる温度（物質８がAlの場合1400℃位）
までるつぼ加熱用フイラメント９から放出される
電子をるつぼ５に衝撃することによつて加熱する
と、物質８は蒸気化し、噴出口６から真空中に噴
射する。この噴射する物質蒸気は噴出口６を通過
する際に凝縮し、クラスタ１３と呼ばれる分子の
塊状集団が形成される。このクラスタ１３は、次
いでイオン化用フイラメント１０から放出される
電子１１によつて、塊状集団中の分子が部分的に
イオン化される。この結果、イオン化されていな
い中性分子とともに塊状集団のイオンクラスタ１
５となる。そして、クラスタイオン１５は加速電
極１４の電界による加速を受けて基板７に衝突す
る。一方、基板７付近には常温ガスが存在し、基
板７付近で物質蒸気と常温ガスとの反応（4Al＋
3O₂→2Al₂O₃）が進行するため、反応生成物であ
る化合物（ここではAl₂O₃）が基板９上に蒸着す
ることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の化合物薄膜蒸着装置は以上のように構成
されているので、真空槽内に導入した常温ガスの
大部分は排気されるので、薄膜形成にあずかる常
温ガスは非常に少ない。そのため、導入ガスの圧
力を増加させる必要があるが、常温ガスとして反
応性ガス、例えば酸素を用いた場合は、高温に熱
せられるフイラメントが急激に消耗するという問
題点があつた。

この発明は上記問題点を解消するためになされ
たもので、高品質の化合物薄膜を安定して形成で
きる化合物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〕

この発明に係る化合物薄膜蒸着装置は、蒸着す
べき物質に向けて常温ガスを噴出するガス噴射ノ
ズルを設けると共に、蒸気発生源を加熱するフイ
ラメントを囲繞する熱シールド内を差圧排気し、
この内部を高真空に保持する真空排気装置を設け
たものである。

〔作用〕

この発明におけるガス噴射ノズルは、噴出する
常温ガスが、蒸発した直後の高温で、しかも数密
度の高い蒸気と高頻度で衝突するようにしたた
め、反応性が高く、また真空排気装置は導入する
常温ガスの流量、すなわち真空槽内の真空度に関
係なくフイラメント周囲を10^-7〜10^-6Torr程度
の高真空に保持する。

〔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図はこの発明の一実施例による化合物薄
膜形成装置を模式的に示す概念図である。図にお
いて、１９はるつぼ５の開口部５ａの近傍に設け
られた噴射ノズルで、基板７に向けて反応性ガス
を噴射する。２０はるつぼ５と熱シールド板１６
との間を仕切つた隔壁で、物質１１の蒸気および
反応性ガスの拡がりを抑制する。２１はるつぼ熱
シールド板１６内を差動排気して高真空度に保持
するターボポンプ等の真空排気装置である。

次に動作について説明する。真空排気装置１に
より真空槽２内が10^-6Torr台の真空度になるま
で排気した後、ターボポンプ２１を稼動させ、フ
イラメント９を囲繞する熱シールド板１６内を、
さらに高真空度の10_-7〜10^-6Torr程度に差動排
気する。この後、ガス噴射ノズル１９からガスボ
ンベ３内の反応性ガスをるつぼ５内に噴出させ、
流量調整バルブ４を調整して真空槽２内のガス濃
度を所定のガス圧10^-4〜10^-1Torr程度にする。
一方、加熱フイラメント９によりるつぼ５を加熱
して、るつぼ５内に納められている蒸着物質８の
蒸気２２を噴射させると、この蒸気と反応性ガス
は、るつぼ５内の高温で、しかも高濃度（10^-3〜
10Torr程度）の数密度の状態で衝突するため、
反応性に富み、高品質の化合物が形成されること
になる。

第２図はこの発明の他の実施例を示すもので、
ガス噴射ノズル１９をるつぼ５内に設けて、るつ
ぼ５の噴出口６を従来のように小さくしたもので
ある。

このように構成することによつて、るつぼ５内
で化合物が形成される。そして形成された化合物
は、イオン化用フイラメント１０から放出される
電子１１によつて部分的にイオン化されて化合物
イオンとなる。さらに、加速電極１４の電界によ
る加速をうけてイオン化されていない化合物分子
と共に基板７に衝突して蒸着される。

なお、第２図の実施例ではイオン化手段１８と
して電子ビーム照射方式を用いたが、イオンを得
られるものであれば他の形式のものを用いてもよ
い（例えば高周波放電形イオン源など）。

第２図の実施例では、イオン化手段１８と加速
電極１４を真空槽２内に設けたものを示したが、
これらを取りはずして、第１図のように、るつぼ
５から噴出する化合物を、そのまま蒸着に用いて
もよい。

さらに、第２図の実施例において、噴射ノズル
１９から噴射される反応性ガスと物質１１の蒸気
とがるつぼ５内で反応するものを示したが、噴射
ノズル１９を噴出口６の近傍に配置して、るつぼ
５の外で反応性ガスと物質１１の蒸気とが反応す
るようにしても同等の効果が得られる。

なお、上記実施例では、本装置を化合物薄膜形
成装置として用いた場合を示したが、供給ガスと
してArガスもしくはHeガスを用いて、これをイ
オン化して、ArイオンもしくはHeイオンとし
て、これらを加速制御して基板に照射すれば、蒸
着面がスパツタされる物理クリーニングを行うこ
とができ、その後、ガス導入をやめて、るつぼ５
を加熱して従来どおりの蒸着を行うと、基板上が
高洗浄で活性化されているため、非常に高性能の
薄膜を形成することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、フイラメン
ト周囲を常に高真空度に保持するようにしたもの
で、安定して高寿命で稼動させることができる。
また、高温で活性化された状態で、しかも数密度
の高い状態で反応性ガスと蒸気とが接触するの
で、高品質の薄膜が効率よく形成できる。

【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図はこの発明の他の実施例を示す構成図、第３
図は従来の化合物薄膜形成装置を示す構成図、第
４図は第３図の主要部を示す斜視図である。 図において、２は真空槽、５はるつぼ、６は噴
出口、７は基板、８は物質、９はフイラメント、
１６は熱シールド板、１９は噴射ノズルである。
なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の真空度に保持される真空槽、この真空
   槽内に配置され、上方に開口部が設けられたるつ
   ぼ、このるつぼを介して上記るつぼ内の物質を加
   熱して上記物質の蒸気を発生させるフイラメン
   ト、このフイラメントを密封した熱シールド、こ
   の熱シールド内を排気する真空排気装置、上記る
   つぼの開口部近傍に配置され、上記基板に向けて
   所定のガスを噴出可能な噴射ノズルを備えた化合
   物薄膜蒸着装置。 ２ 所定の真空度に保持される真空槽、この真空
   槽内に配置され、上方に噴出口が設けられたるつ
   ぼ、このるつぼを介して上記るつぼ内の物質を加
   熱して上記物質の蒸気を発生させるフイラメン
   ト、このフイラメントを密封した熱シールド、こ
   の熱シールド内を排気する真空排気装置、上記る
   つぼ内に所定のガスを噴出可能な噴射ノズルを備
   えた化合物薄膜蒸着装置。 ３ 噴射ノズルの噴射方向は基板の中心とるつぼ
   の噴出口との延長線上になるように構成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   化合物薄膜蒸着装置。