JPH0820862A

JPH0820862A - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JPH0820862A
Application number: JP15760194A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Sato; 達哉佐藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1994-07-08
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】基板に対して強い密着性を持った薄膜を形成で
き、プラスチックフィルムなどをも基板として用いるこ
とができ、金属蒸着膜、絶縁膜、化合物膜、積層膜等の
作製も容易な薄膜形成装置を提供する。【構成】本発明の薄膜形成装置は、活性ガス及び／又は
不活性ガスが導入される真空槽Ａと、この真空槽内にお
いて蒸発物質を蒸発させるための蒸発源４と、真空槽内
に配置され基板１３を蒸発源４に対向するように保持す
る対電極１２と、蒸発源と対電極との間に配備された蒸
発物質を通過させうるグリッド１０ｂと、グリッドと蒸
発源との間に配置された熱電子発生用のフィラメント８
と、グリッドの電位を対電極の電位とフィラメントの電
位に対し正電位とする手段１８を有し、真空槽Ａに接続
したグリッド交換用の補助真空槽Ｂと、グリッドと蒸発
源の間の位置関係を規定する手段１０ｃと、グリッドを
上記２つの真空槽の間で移動させる手段４３を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜形成装置に関し、特
に、ＣＶＤ法の長所である強い反応性と、ＰＶＤ法の長
所である高真空中での成膜（緻密で強い膜が形成でき
る）とを同時に実現しうる新規な薄膜形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、被薄膜形成基板（以下、基板と称
する）上に薄膜を形成する薄膜形成装置としては、ＣＶ
Ｄ法やＰＶＤ法などを利用したものが良く知られてお
り、ＣＶＤ法による装置は反応性が強く、ＰＶＤ法によ
る装置は高真空中において緻密な強い薄膜を形成できる
などの長所を有している。これら、ＣＶＤ法やＰＶＤ法
などを利用した薄膜形成装置としては従来より種々のも
のが提案されており、その方法も極めて多岐にわたって
いる。しかし、これら従来の薄膜形成装置にあっては、
形成された膜の基板との密着性が弱かったり、あるい
は、耐熱性の弱いプラスチックフィルム等の基板への膜
形成が困難である、あるいは形成された薄膜の特性が不
均一であるなどの問題があった。

【０００３】そこでこれらの問題を解決する薄膜形成方
法として、従来、蒸発源と被蒸着物との間に高周波電磁
界を発生させて、活性あるいは不活性ガス中で蒸発した
物質をイオン化して真空蒸着を行なう、所謂、イオンプ
レーティング法や、蒸発源と被蒸着物との間に直流電圧
を印加するＤＣイオンプレーティング法等が提案されて
いる。（特公昭５２−２９９７１号、特公昭５２−２９
０９１号等）。また、さらに新規なものとしては、蒸発
源と被蒸着物との間にグリッド電極及び熱電子発生用の
フィラメントを配備し、グリッド電極及びフィラメント
によりプラズマを発生させ、活性あるいは不活性ガス中
で蒸発した物質をイオン化して真空蒸着を行なう方法も
提案されている（特許１５７１２０３３号）。この方法
では、蒸発源から蒸発した蒸発物質は、先ずフィラメン
トからの熱電子によりイオン化され、このようにイオン
化された蒸発物質がグリッドを通過すると、グリッドか
ら対電極に向かう電界の作用により加速されて基板に衝
突し、基板上に密着性の良い薄膜が形成されるという特
徴を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の薄膜形
成方法においては、グリッド上への蒸発粒子の付着によ
る皮膜の形成や熱電子発生用のフィラメントの消耗によ
り成膜時間が限られ、厚膜やロールフィルム上の薄膜を
作製する場合には、一旦真空槽内を大気に晒してグリッ
ド及びフィラメントの交換を行なう必要があり、連続成
膜を行なえず純度の高い膜を形成することが困難であっ
た。また、作製した厚膜やロールフィルム上の薄膜につ
いても安定した特性を得ることが困難であった。また、
絶縁膜を作製する場合には、グリッドに絶縁性の被膜が
形成され、安定した放電を行なうことが困難となる問題
があった。さらに、真空蒸着と反応性成膜を連続的に行
ない積層膜を作製する場合、真空蒸着を行なう際には反
応性成膜の場合と異なり、蒸発粒子が周囲のガスやイオ
ンなどによる散乱で拡散することがないため、グリッド
及びフィラメントの面内のパターンが膜厚むらの原因に
なるというという問題があった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、基板に対して極めて強い密着性を持った薄膜を形
成でき、且つ、耐熱性のないプラスチックフィルムなど
をも基板として用いることができ、さらには、上記従来
の問題点を解決し、高純度な厚膜や、絶縁膜、化合物薄
膜、積層膜等の作製を容易に可能とする新規な構成の薄
膜形成装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の薄膜形成装置は、活性ガスもしくは不活
性ガスあるいはこれら両者の混合ガスが導入される真空
槽と、この真空槽内において蒸発物質を蒸発させるため
の蒸発源と、上記真空槽内に配置され基板を上記蒸発源
に対向するように保持する対電極と、上記蒸発源と対電
極との間に配備された蒸発物質を通過させうるグリッド
と、上記グリッドと上記蒸発源との間に配置された熱電
子発生用のフィラメントと、上記グリッドの電位を上記
対電極の電位と上記フィラメントの電位に対し正電位と
する手段を有し、上記真空槽に接続したグリッド交換用
の補助真空槽と、上記グリッドと蒸発源の間の位置関係
を規定する手段と、上記グリッドを上記２つの真空槽の
間で移動させる手段を有することを特徴としている。

【０００７】請求項２の薄膜形成装置は、活性ガスもし
くは不活性ガスあるいはこれら両者の混合ガスが導入さ
れる真空槽と、この真空槽内において蒸発物質を蒸発さ
せるための蒸発源と、上記真空槽内に配置され基板を上
記蒸発源に対向するように保持する対電極と、上記蒸発
源と対電極との間に配備された蒸発物質を通過させうる
グリッドと、上記グリッドと上記蒸発源との間に配置さ
れた熱電子発生用のフィラメントと、上記グリッドの電
位を上記対電極の電位と上記フィラメントの電位に対し
正電位とする手段を有し、上記真空槽に接続したフィラ
メント交換用の補助真空槽と、上記フィラメントと蒸発
源の間の位置関係を規定する手段と、上記フィラメント
を上記２つの真空槽の間で移動させる手段を有すること
を特徴としている。

【０００８】請求項３の薄膜形成装置は、活性ガスもし
くは不活性ガスあるいはこれら両者の混合ガスが導入さ
れる真空槽と、この真空槽内において蒸発物質を蒸発さ
せるための蒸発源と、上記真空槽内に配置され基板を上
記蒸発源に対向するように保持する対電極と、上記蒸発
源と対電極との間に配備された蒸発物質を通過させうる
グリッドと、上記グリッドと上記蒸発源との間に配置さ
れた熱電子発生用のフィラメントと、上記グリッドの電
位を上記対電極の電位と上記フィラメントの電位に対し
正電位とする手段を有し、上記真空槽に接続したグリッ
ド及びフィラメントの収納及び交換用の補助真空槽と、
上記グリッド及びフィラメントと蒸発源の間の位置関係
を規定する手段と、上記グリッド及びフィラメントを上
記２つの真空槽の間で移動させる手段を有することを特
徴としている。

【０００９】請求項４の薄膜形成装置は、活性ガスもし
くは不活性ガスあるいはこれら両者の混合ガスが導入さ
れる真空槽と、この真空槽内において蒸発物質を蒸発さ
せるための蒸発源と、上記真空槽内に配置され基板を上
記蒸発源に対向するように保持する対電極と、上記蒸発
源と対電極との間に配備された蒸発物質を通過させうる
グリッドと、上記グリッドと上記蒸発源との間に配置さ
れた熱電子発生用のフィラメントと、上記グリッドの電
位を上記対電極の電位と上記フィラメントの電位に対し
正電位とする手段を有し、上記真空槽に接続した蒸発物
質補充及び蒸発源交換用の補助真空槽と、上記蒸発源と
対電極の間の位置関係を規定する手段と、上記蒸発源を
上記２つの真空槽の間で移動させる手段を有することを
特徴としている。

【００１０】請求項５の薄膜形成装置は、活性ガスもし
くは不活性ガスあるいはこれら両者の混合ガスが導入さ
れる真空槽と、この真空槽内において蒸発物質を蒸発さ
せるための蒸発源と、上記真空槽内に配置され基板を上
記蒸発源に対向するように保持する対電極と、上記蒸発
源と対電極との間に配備された蒸発物質を通過させうる
グリッドと、上記グリッドと上記蒸発源との間に配置さ
れた熱電子発生用のフィラメントと、上記グリッドの電
位を上記対電極の電位と上記フィラメントの電位に対し
正電位とする手段を有し、上記蒸発源、グリッド及びフ
ィラメントを保持する移動可能なベースプレートと、上
記真空槽に接続した上記ベースプレートを収納可能な補
助真空槽と、上記ベースプレートと対電極の間の位置関
係を規定する手段と、上記ベースプレートを上記２つの
真空槽の間で移動させる手段を有することを特徴として
いる。

【００１１】請求項６の薄膜形成装置は、請求項５の薄
膜形成装置において、上記ベースプレート上に蒸発物質
の真空槽内壁への付着を防止するための着脱可能なシー
ルド板を配備することを特徴としている。

【００１２】請求項７の薄膜形成装置は、請求項１，
２，３，４，５，６の薄膜形成装置において、上記移動
手段を構成する領域に蒸発物質が到達しないような遮蔽
板を有することを特徴としている。

【００１３】請求項８の薄膜形成装置は、請求項１，
２，３，４，５，６，７の薄膜形成装置において、上記
グリッド、フィラメント、蒸発源をそれぞれ保持し移動
可能なホルダー、あるいはグリッドとフィラメント及び
蒸発源を保持し移動可能なベースプレートを非磁性材料
で構成し、かつ上記ホルダーあるいはベースプレートと
電源接続用の電極の間に引力を発生させるための永久磁
石を、上記ホルダーあるいはベースプレートと上記電極
とに配備し、上記ホルダーあるいはベースプレート側の
永久磁石と、上記電極側の永久磁石は互いに異なる磁極
を向けあい、上記電極側の永久磁石の上記ホルダーある
いはベースプレート側の永久磁石からの距離を変える手
段を有することを特徴としている。

【００１４】請求項９の薄膜形成装置は、請求項８の薄
膜形成装置において、上記電極側の永久磁石に替えて電
磁石を配備し、上記電極側の永久磁石の上記ホルダーあ
るいはベースプレート側の永久磁石からの距離を変える
手段に替えて電磁石の磁力及び極性を変える手段を有す
ることを特徴としている。

【００１５】請求項１０の薄膜形成装置は、請求項８、
請求項９の薄膜形成装置において、上記グリッド及びフ
ィラメントを上記電極に接続している状態においては、
上記永久磁石あるいは電磁石を高透磁率材料からなる磁
気シールドケース内に収納することを特徴としている。

【００１６】

【作用】以下、本発明の構成及び作用について詳細に説
明する。請求項１の発明による薄膜形成装置は、真空槽
と、補助真空槽と、対電極と、グリッドと、熱電子発生
用のフィラメントと、蒸発源（単数又は複数）と、グリ
ッド及び対電極、フィラメントの間を所定の電位関係と
する電源手段を有する。真空槽内には、活性ガスもしく
は不活性ガス、あるいはこれら両者の混合ガスが導入さ
れる。対電極は上記真空槽内に配備され、被蒸着基板
（以下、基板と記す）を蒸発源と対向する側の面に保持
している。グリッドは蒸発物質を通過させうるものであ
って、グリッドホルダーに接続されて、蒸発源と対電極
の間に配備され、電源手段により対電極及びフィラメン
トの電位に対して正電位にされる。熱電子発生用のフィ
ラメントは、真空槽内の、グリッドと蒸発源との間に配
備され、このフィラメントにより発生する熱電子は、蒸
発物質の一部をイオン化するのに供される。蒸発源から
の蒸発物質は、その一部が、フィラメントからの電子に
より正イオンにイオン化される。そしてこの様に一部イ
オン化された蒸発物質は、グリッドを通過し、更に、イ
オン化されたガスにより正イオン化を促進され、グリッ
ド−基板間の電界の作用により基板の方へと加速され
る。そして蒸発物質は上記加速による運動エネルギーを
持って基板に衝突し付着して薄膜を形成する。

【００１７】尚、フィラメントからの電子は、フィラメ
ント温度に対応する運動エネルギーを持ってフィラメン
トから放射されるので、正電位のグリッドに直ちに吸引
されずにこれを通過し、グリッドによるクーロン力によ
り引き戻され、更にグリッドを通過し、と言うように、
グリッドを中心として振動運動を繰返し、遂にはグリッ
ドに吸収されるので、基板へは達せず、基板は電子衝撃
を受けないので、其れによる加熱がなく基板の温度上昇
が防止でき、プラスチックの様な耐熱性のない材質のも
のでも基板とすることができる。また、本発明による薄
膜形成装置では、必要に応じてグリッドを真空槽と補助
真空槽の間で移動させることができる。更に、グリッド
を真空槽に導入する際にグリッドの位置を規定できるよ
うにグリッドホルダーを固定するためのストッパーが真
空槽内に設けられている。このように、本発明による薄
膜形成装置では、グリッド上への蒸発粒子の付着による
被膜の形成によって困難であった絶縁膜作製が、グリッ
ドを補助真空槽側に移動して、補助真空槽においてグリ
ッドを交換することによって、基板及び成膜用の真空槽
内を大気に晒すことなく可能となる。

【００１８】請求項２の発明による薄膜形成装置は、真
空槽と、補助真空槽と、対電極と、グリッドと、熱電子
発生用のフィラメントと、蒸発源（単数又は複数）と、
グリッド及び対電極、フィラメントの間を所定の電位関
係とする電源手段を有する。真空槽内には、活性ガスも
しくは不活性ガス、あるいはこれら両者の混合ガスが導
入される。対電極は真空槽内に配備され、被蒸着基板を
蒸発源と対向する側の面に保持している。グリッドは蒸
発物質を通過させうるものであって、蒸発源と対電極の
間に配備され、電源手段により対電極及びフィラメント
の電位に対して正電位にされる。熱電子発生用のフィラ
メントは、フィラメントホルダーに接続されて真空槽内
のグリッドと蒸発源との間に配備され、このフィラメン
トにより発生する熱電子は、蒸発物質の一部をイオン化
するのに供される。蒸発源からの蒸発物質は、その一部
が、フィラメントからの電子により正イオンにイオン化
される。そしてこの様に一部イオン化された蒸発物質
は、グリッドを通過し、更に、イオン化されたガスによ
り正イオン化を促進され、グリッド−基板間の電界の作
用により基板の方へと加速される。そして蒸発物質は上
記加速による運動エネルギーを持って基板に衝突し付着
して薄膜を形成する。

【００１９】尚、フィラメントからの電子は、フィラメ
ント温度に対応する運動エネルギーを持ってフィラメン
トから放射されるので、正電位のグリッドに直ちに吸引
されずにこれを通過し、グリッドによるクーロン力によ
り引き戻され、更にグリッドを通過し、と言うように、
グリッドを中心として振動運動を繰返し、遂にはグリッ
ドに吸収されるので、基板へは達せず、基板は電子衝撃
を受けないので、其れによる加熱がなく基板の温度上昇
が防止でき、プラスチックの様な耐熱性のない材質のも
のでも基板とすることができる。また、本発明の薄膜形
成装置では、必要に応じてフィラメントを真空槽と補助
真空槽の間で移動させることができる。更に、フィラメ
ントを真空槽に導入する際にフィラメントの位置を規定
できるようにフィラメントホルダーを固定するためのス
トッパーが真空槽内に設けられている。これにより、活
性ガス中での通電加熱によるフィラメントの消耗やアル
ミニウム（Ａｌ）などフィラメントを構成している材質
を侵す作用のある材料を蒸発材料に用いたときのフィラ
メントの消耗が問題となる場合にも、フィラメントを補
助真空槽側に移動することによって、基板及び真空槽内
を大気に晒すことなく適宜新しいフィラメントに交換可
能であり、長時間の成膜が必要な場合にも有効である。

【００２０】請求項３の発明による薄膜形成装置におい
ては、真空槽に接続したグリッド及びフィラメントの収
納及び交換用の補助真空槽と、グリッド及びフィラメン
トと蒸発源の間の位置関係を規定する手段と、グリッド
及びフィラメントを上記２つの真空槽の間で移動させる
手段を有することにより、蒸発源と基板との間に介在す
るグリッド及びフィラメントの面内のパターンが膜厚む
らの原因となることにより困難であった真空蒸着がグリ
ッド及びフィラメントを補助真空槽内に収納することに
より可能となる。また、グリッド及びフィラメントを補
助真空槽内に収納して真空蒸着を行なえば、フィラメン
トによく用いられるタングステン（Ｗ）と反応するＡｌ
やチタン（Ｔｉ）等を蒸着してもフィラメントには付着
しないので、フィラメントが上記金属に侵されず、寿命
を長くすることができる。更に、フィラメントを構成す
る線を蒸発源からの蒸発粒子が通過しない位置に配置す
るという制約がなくなり、均一に配列させることができ
る。

【００２１】請求項４の発明による薄膜形成装置におい
ては、真空槽に接続した蒸発物質補充及び蒸発源交換用
の補助真空槽と、蒸発源と対電極の間の位置関係を規定
する手段と、蒸発源を上記２つの真空槽の間で移動させ
る手段を有することにより、基板及び真空槽内を大気に
晒すことなく蒸発物質の補充及び蒸発源の交換が可能で
あり、かつ蒸発源と基板の間の位置関係を規定する手段
を有することにより蒸発源の移動による位置ずれを抑え
ることができるため、厚膜及び多層膜のように蒸発物質
の補充や蒸発源の交換を必要とする成膜において、膜厚
分布のずれや変動を抑えて成膜することが可能となる。

【００２２】請求項５の発明による薄膜形成装置におい
ては、蒸発源、グリッド及びフィラメントを保持する移
動可能なベースプレートと、真空槽に接続したベースプ
レートを収納可能な補助真空槽と、ベースプレートと対
電極の間の位置関係を規定する手段と、ベースプレート
を２つの真空槽の間で移動させる手段を有することによ
り、グリッド、フィラメント、蒸発源の位置関係を一定
にしたまま、移動交換が可能なため、一定した放電条
件、膜質分布、膜厚分布での成膜が可能となる。

【００２３】請求項６の発明による薄膜形成装置におい
ては、上記ベースプレート上に蒸発物質の真空槽内壁へ
の付着を防止するための着脱可能なシールド板を配備す
ることにより、真空槽内壁に付着した蒸発粒子による活
性ガスとの反応を防止することができるため、反応によ
るガス圧の変動を抑えることにより反応性成膜時の活性
ガスの圧力設定を安定化することが可能となる。

【００２４】請求項７の発明による薄膜形成装置におい
ては、上記移動手段（移動機構）を構成する領域に蒸発
物質が到達しないような遮蔽板を有することにより、各
移動機構を構成している治具が、蒸発粒子の付着やプラ
ズマ衝撃を受けることがないため、上記移動機構を構成
している治具の汚染や腐食による動作不良を防ぐことが
できる。

【００２５】請求項８の発明による薄膜形成装置におい
ては、上記グリッド、フィラメント、蒸発源をそれぞれ
保持し移動可能なホルダー、あるいはグリッドとフィラ
メント及び蒸発源を保持し移動可能なベースプレートを
非磁性材料で構成し、かつ上記ホルダーあるいはベース
プレートと電源接続用の電極の間に引力を発生させるた
めの永久磁石を上記ホルダーあるいはベースプレートと
上記電極とに配備し、上記ホルダーあるいはベースプレ
ート側の永久磁石と上記電極側の永久磁石は互いに異な
る磁極を向けあい、上記電極側の永久磁石の上記ホルダ
ーあるいはベースプレート側の永久磁石からの距離を変
える手段を有することにより、上記ホルダーあるいはベ
ースプレートと電源接続用電極との間に永久磁石による
引力を働かせるため、両者の接続を確実に行なうことが
でき、電気的接触不良による放電異常や蒸発速度の不安
定さといった問題を防ぐことができる。また、電極側の
永久磁石はホルダーあるいはベースプレート側の永久磁
石からの距離を変えることにより磁力による引力の大き
さを変えることができるため、接続時には永久磁石同士
を近づけ引力を大きくし、また、分離する際には永久磁
石を遠ざけ引力を弱め、容易に分離することができる。

【００２６】請求項９の発明による薄膜形成装置におい
ては、上記電極側の永久磁石に替えて電磁石を配備し、
上記電極側の永久磁石の上記ホルダーあるいはベースプ
レート側の永久磁石からの距離を変える手段に替えて電
磁石の磁力及び極性を変える手段を有することにより、
電磁石のコイルに流す電流量を調整することにより磁力
を調整し、引力を制御でき、また、電流の向きを逆にし
て、磁石の極性を逆にし反発力を働かせることにより、
ホルダーあるいはベースプレートを移動時に電極側から
容易に分離することができる。

【００２７】請求項１０の発明による薄膜形成装置にお
いては、上記グリッド及びフィラメントを上記電極に接
続している状態においては、上記永久磁石あるいは電磁
石を高透磁率材料からなる磁気シールドケース内に収納
すること、すなわち磁気シールドケースで磁石部分を覆
うことにより、磁力線が放電条件に与える影響を抑える
ことができ、安定な成膜を行なうことができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。［実施例１］図１は請求項１の発明の実施例を示す薄膜
形成装置の概略構成図である。図１において、真空槽Ａ
と補助真空槽ＢはゲートバルブＣを介して接続されてい
る。成膜用の真空槽Ａ内には上方から下方に向けて順に
対電極１２と、導電性のグリッドストッパー１０ｃと、
フィラメント８と、蒸発源４が適宜間隔をあけて設けら
れている。これらの部材は各々支持体を兼用する電極１
１，９，７，３により水平状態に保持されている。これ
らの電極３，７，９，１１は何れもベースプレート１と
の電気的な絶縁性を保つ状態でベースプレート１を貫通
して真空槽外部に引き出されている。すなわち、これら
の電極３，７，９，１１は真空槽の内外の電気的な接続
・給電を行なうもので、その他の配線具と共に導電手段
となりうるものであり、ベースプレート１の貫通部にお
いては気密性が確保されている。

【００２９】ここで、前記電極の内、一対の電極３によ
り支持された蒸発源４は蒸発物質を蒸発させるためのも
のであり、例えばタングステン、モリブデンなどの金属
をコイル状に形成してなる抵抗加熱式として構成されて
いる。もっともコイル状に替えて、ボート状に形成した
ものでも良い。さらには、このような蒸発源に替えて電
子ビーム蒸発源など、従来の真空蒸着方式で用いられて
いる蒸発源を適宜使用することができる。一方、一対の
電極７の間には、タングステンなどによる熱電子発生用
のフィラメント８が支持されている。このフィラメント
８の形状は、複数本のフィラメント材を平行に配列した
り、あるいは網目状にしたりするなどして、蒸発源から
蒸発した蒸発物質の粒子の広がりをカバーするように定
められている。また、支持体兼用電極１１に支持された
対電極１２には、上記蒸発源４に対向する面（下面）側
に位置させて、薄膜を形成すべき基板１３が適宜の方法
により保持されている。従ってこの状態を蒸発源４の側
からみれば、基板１３の背後に対電極１２が配備される
ことになる。

【００３０】支持体兼用電極９にはグリッドストッパー
１０ｃが支持されており、グリッドストッパー１０ｃに
グリッドホルダー１０ａが接続される。このグリッドホ
ルダー１０ａは成膜時は真空槽Ａ内にあり、必要に応じ
て真空槽Ａ，Ｂにそれぞれ配備された移動機構４３のガ
イドベルト１０８に沿って移動することにより、補助真
空槽Ｂ内に移動できる。また、グリッドホルダー１０ａ
を真空槽Ａ内に導入するとき、グリッドホルダー１０ａ
の形状は、図２の如く円弧状の部分を有しており、また
グリッドストッパー１０ｃは前記円弧状の部分に対応す
る凹形の円弧状となっており、グリッドストッパー１０
ｃの円弧状の凹部にグリッドホルダー１０ａの円弧状の
部分が接続されるようになっている。尚、前記円弧状の
部分はテーパ状としても良い。このように、グリッドホ
ルダー１０ａの真空槽Ａ内での位置はグリッドストッパ
ー１０ｃにより規定することができる。グリッドホルダ
ー１０ａには、グリッド１０ｂが接続されている。この
グリッド１０ｂは、蒸発物質を通過させうる形状にその
形状が定められているが、この例では網目状である。

【００３１】さて、支持体兼用電極３，７，９，１１は
導電体であって電極としての役割を兼ねており、それら
の、真空槽Ａ外へ突出した端部間は図１のように種々の
電源に接続されている。先ず、蒸発源４は一対の電極３
を介して蒸発用電源１７に接続されている。次に、直流
電源１８が設けられ、この直流電源１８の正極側は電極
９を介してグリッドストッパー１０ｃに、直流電源１８
の負極側は電極１１を介して対電極１２に接続されてい
る。すなわち、グリッド１０ｂの電位は対電極１２の電
位に対して正電位となるように設定されている。これに
より、成膜時にグリッド１０ｂと対電極１２間の電界は
グリッド１０ｂ側から対電極１２側へと向かうものとな
る。また、フィラメント８は一対の電極７を介して直流
電源１９の両端に接続されている。尚、図１の接地は必
ずしも必要ない。実際には、これら電気的接続には種々
のスイッチ類を含み、これらの操作により、成膜プロセ
スを実現するのであるが、これらスイッチ類の図示は省
略しているため図中には示されていない。移動機構４３
は図示されない回転導入機を介して回転軸４３ａに動力
を伝達され、回転軸４３ａでガイドベルト１０８を巻き
取り、あるいは送り出すものである。ここで回転軸４３
ａ，４３ｂの一部あるいは全部はセラミック等の絶縁物
質で形成されており、真空槽Ａとグリッド１０ｂとの電
気的絶縁を維持できる構成となっている。

【００３２】次に、上記装置例による薄膜形成の一例に
ついて説明する。請求項１の発明による薄膜形成装置に
おいては、図１のごとく、薄膜を形成すべき基板１３を
対電極１２に保持させる。また、蒸発源４には蒸発物質
を保持させるが、この蒸発物質を構成する母材、導入ガ
ス種の組は勿論どの様な薄膜を形成するかに応じて選定
される。例えば、Ａｌ₂Ｏ₃薄膜を形成する場合には蒸発
物質としてＡｌを、不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）
を、活性ガスとして酸素を選択できる。また、Ｉｎ₂Ｏ₃
薄膜を形成する場合には、蒸発物質としてインジウム
（Ｉｎ）、導入ガスとして酸素を選択することができ
る。真空槽内は図示しない排気装置により予め１０~⁵〜
１０~⁶Ｔｏｒｒの圧力にされ、これに必要に応じて活性
ガスもしくは不活性ガス、あるいはこれらの混合ガスが
１０~²〜１０~⁴Ｔｏｒｒの圧力で導入される。ここでは
説明の具体性のため、導入ガスは、例えば酸素などの活
性ガスであるとする。

【００３３】この状態において、電源を作動させると、
フィラメント８には電流が流される。フィラメント８は
抵抗加熱により加熱され、熱電子を放射する。また、成
膜時にはグリッドホルダー１０ａは真空槽Ａ内でグリッ
ドストッパー１０ｃに接続されており、グリッド１０ｂ
に正の電位が印加される。また、蒸発源４も通電され、
蒸発物質が発生する。蒸発源４からの蒸発物質は広がり
をもって基板１３の側へ向かって飛行するが、その一
部、及び、前記導入ガスはフィラメント８より放出され
た熱電子との衝突によって外殻電子が弾き出され、正イ
オンにイオン化される。このように一部イオン化された
蒸発物質はグリッド１０ｂを通過するが、その際、前記
のようにグリッド１０ｂの近傍において上下に振動運動
する熱電子及び、前記イオン化された導入ガスの衝突に
より、さらにイオン化率が高められる。

【００３４】このようにして、正イオンにイオン化され
た蒸発物質は、グリッド１０ｂを通過し、更に、イオン
化されたガスにより正イオン化を促進され、グリッド−
基板間の電界の作用により基板１３に向かって加速さ
れ、基板に高エネルギーを持って衝突付着する。この
際、酸素ガスも活性化されているので、非常に密着性の
良い酸化薄膜が形成される。また、熱電子は最終的に
は、その大部分がグリッド１０ｂに吸収され、一部の熱
電子はグリッド１０ｂを通過するが、グリッド１０ｂと
基板１３との間で、前記電界の作用によって、減速され
るので、仮に基板１３に到達しても、同基板１３を加熱
するには到らない。

【００３５】さて、請求項１の発明による薄膜形成装置
では、グリッド１０ｂは移動機構４３によりガイドベル
ト１０８に沿って補助真空槽Ｂ側へ移動することができ
るため、真空槽Ａ内を大気に晒さずにグリッド１０ｂを
交換可能であるため、グリッド上への被膜の形成により
成膜が中止されてしまうことがなく、厚膜作製のように
長時間の連続成膜が必要な場合に有効である。あるいは
絶縁膜のように、絶縁性の蒸発物質がグリッドあるいは
フィラメントに付着することにより安定した放電を困難
とするような薄膜を作製する場合にも有利である。例え
ば、アクチュエータに用いる圧電膜のように厚膜を作製
することを要求される場合や、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃のよ
うな絶縁膜を作製する場合に有利である。

【００３６】［実施例２］次に図３は請求項２の発明の
実施例を示す図であって、フィラメントの交換機構を有
する薄膜形成装置の概略構成例を示したものである。図
３において、真空槽Ａと補助真空槽ＢはゲートバルブＣ
を介して接続されている。成膜用の真空槽Ａ内には上方
から下方に向けて順に対電極１２と、グリッド１０と、
フィラメントストッパー８ｃと、蒸発源４が適宜間隔を
あけて設けられている。これらの部材は各々支持体を兼
用する電極１１，９，１７ａ，１７ｂ，３により水平状
態に保持されている。これらの電極３，９，１１，１７
ａ，１７ｂは何れもベースプレート１との電気的な絶縁
性を保つ状態でベースプレート１を貫通して真空槽外部
に引き出されている。すなわち、これらの電極３，９，
１１，１７ａ，１７ｂは真空槽の内外の電気的な接続・
給電を行なうもので、その他の配線具と共に導電手段と
なりうるものであり、ベースプレート１の貫通部におい
ては気密性が確保されている。

【００３７】ここで、前記電極の内、一対の電極３によ
り支持された蒸発源４は蒸発物質を蒸発させるためのも
のであり、例えばタングステン、モリブデンなどの金属
をコイル状に形成してなる抵抗加熱式として構成されて
いる。もっともコイル状に替えて、ボート状に形成した
ものでも良い。さらには、このような蒸発源に替えて電
子ビーム蒸発源など、従来の真空蒸着方式で用いられて
いる蒸発源を適宜使用することができる。一方、支持体
兼用電極９にはグリッド１０が支持されている。このグ
リッド１０は、蒸発物質を通過させうる形状にその形状
が定められているが、この例では網目状である。また、
支持体兼用電極１１に支持された対電極１２には、上記
蒸発源４に対向する面（下面）側に位置させて、薄膜を
形成すべき基板１３が適宜の方法により保持されてい
る。従ってこの状態を蒸発源４の側からみれば、基板１
３の背後に対電極１２が配備されることになる。

【００３８】支持体兼用電極１７ａ，１７ｂにはフィラ
メントストッパー８ｃが支持されており、フィラメント
ストッパー８ｃにフィラメントホルダー８ａが接続され
る。このフィラメントホルダー８ａは成膜時は真空槽Ａ
内にあり、必要に応じて真空槽Ａ，Ｂにそれぞれ配備さ
れた移動機構５３のガイドベルト１１８に沿って移動す
ることにより、補助真空槽Ｂ内に移動できる。また、フ
ィラメントホルダー８ａを真空槽Ａ内に導入するとき、
フィラメントホルダー８ａの形状は、図４あるいは図５
の如く円弧状の部分を有しており、またフィラメントス
トッパー８ｃは前記円弧状の部分に対応する凹形の円弧
状となっており、フィラメントストッパー８ｃの円弧状
の凹部にフィラメントホルダー８ａの円弧状の部分が接
続されるようになっている。尚、前記円弧状の部分はテ
ーパ状としても良い。このように、フィラメントホルダ
ー８ａの真空槽Ａ内での位置はフィラメントストッパー
８ｃにより規定することができる。フィラメントホルダ
ー８ａには、フィラメント８ｂが接続されている。この
フィラメント８ｂの形状は、複数本のフィラメントを平
行に配列して、蒸発源から蒸発した蒸発物質の粒子の広
がりをカバーするように定められている。

【００３９】さらにフィラメントホルダー８ａは図４あ
るいは図５に示すように、導電性の部分８ａａと絶縁性
の部分８ａｂに分割されており、フィラメント８ｂに通
電可能な構造となっている。また、フィラメントストッ
パー８ｃは図４あるいは図５に示すように絶縁性の部分
８ｃｂを中心とし、その両脇に導電性の部分８ｃａを配
置した形のもので、導電性の部分８ｃａの位置は前記フ
ィラメントホルダー８ａの導電性の部分８ａａの位置に
対応している。また、フィラメントストッパー８ｃの導
電性の部分８ｃａがそれぞれ支持体兼用電極１７ａ，１
７ｂで支持されている。すなわち、フィラメント８ｂを
介して導電性の部分８ａａ同士の間で電流を流すことが
でき、フィラメント８ｂに通電することができる。

【００４０】さて、支持体兼用電極３，９，１１，１７
ａ，１７ｂは導電体であって電極としての役割を兼ねて
おり、それらの、真空槽Ａ外へ突出した端部間は図３の
ように種々の電源に接続されている。先ず、蒸発源４は
一対の電極３を介して蒸発用電源２７に接続されてい
る。次に、直流電源１８が設けられ、この直流電源１８
の正極側は電極９を介してグリッド１０に、直流電源１
８の負極側は電極１１を介して対電極１２に接続されて
いる。すなわち、グリッド１０の電位は対電極１２の電
位に対して正電位となるように設定されている。これに
より成膜時にグリッド１０と対電極１２間の電界はグリ
ッド１０側から対電極１２側へと向かうものとなる。ま
た、フィラメント８ｂは一対の電極１７ａ，１７ｂを介
して直流電源１９の両端に接続されている。尚、図３の
接地は必ずしも必要ない。実際には、これら電気的接続
には種々のスイッチ類を含み、これらの操作により、成
膜プロセスを実現するのであるが、これらスイッチ類の
図示は省略しているため図中には示されていない。移動
機構５３は図示されない回転導入機を介して回転軸５３
ａに動力を伝達され、回転軸５３ａでガイドベルト１１
８を巻き取り、あるいは送り出すものである。ここで回
転軸５３ａ，５３ｂの一部あるいは全部はセラミック等
の絶縁物質で形成されており、真空槽Ａとフィラメント
８ｂとの電気的絶縁を維持できる構成となっている。

【００４１】さて、図３に示す構成の薄膜形成装置によ
る薄膜形成動作は基本的には実施例１で述べた請求項１
の薄膜形成装置と同様であるが、請求項２の発明による
薄膜形成装置では、フィラメント８ｂを２つの真空槽
Ａ，Ｂの間で移動させる移動機構５３を有するため、酸
素などの活性ガス中での通電加熱によるフィラメントの
消耗や、タングステン（Ｗ）に対するアルミニウム（Ａ
ｌ）などのフィラメントを構成している材質を侵す作用
のある材料を蒸発材料に用いたときのフィラメントの消
耗が問題となる場合にも、上記移動機構５３でフィラメ
ント８ｂを補助真空槽Ｂ側に移動して交換することによ
り、基板１３や真空槽Ａ側を大気に晒すことなく適宜新
しいフィラメントに交換可能であり、長時間の成膜が必
要な場合に有効である。

【００４２】［実施例３］次に図６は請求項３の発明の
実施例を示す薄膜形成装置の概略構成図であって、図１
に示したグリッドの交換機構と、図３に示したフィラメ
ントの交換機構の両方を有する薄膜形成装置の例であ
り、図１，３と同符号を付したものは同様の構成部材で
ある。尚、真空槽の外部に設けられる電源等の図示は省
略した。図６の構成例では、蒸発源４と基板１３との間
に介在するグリッド１０ｂ及びフィラメント８ｂの面内
のパターンが膜厚むらの原因となることにより困難であ
った真空蒸着が、グリッド１０ｂ及びフィラメント８ｂ
を補助真空槽Ｂ内に収納することにより可能となる。ま
た、フィラメント８ｂによく用いられるタングステン
（Ｗ）と反応するアルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔ
ｉ）等を蒸着しても、フィラメント８ｂを補助真空槽Ｂ
内に収納しておけば蒸発物質がフィラメント８ｂには付
着しないので、フィラメント８ｂが上記金属に侵され
ず、寿命を長くすることができる。さらに、フィラメン
トの移動機構を有するため、フィラメント８ｂを構成す
る線を蒸発源４からの蒸着粒子が通過しない位置に配置
するという制約がなくなり、均一に配列させることがで
きる。

【００４３】さて、請求項３の発明による薄膜形成装置
によれば、上述したようにグリッド１０ｂの移動（交
換）機構４３とフィラメント８ｂの移動（交換）機構５
３の両方を有するため、真空蒸着と化合物膜の積層膜を
容易に形成することができる。例えば、アクチュエータ
ー用にＺｎＯ／Ａｕ／Ｔｉ積層膜を作製する場合には、
蒸発物質として亜鉛（Ｚｎ），金（Ａｕ），チタン（Ｔ
ｉ）を、活性ガスとして酸素を選択する。そしてＡｕや
Ｔｉの真空蒸着の際には、グリッド１０ｂ及びフィラメ
ント８ｂを移動機構４３，５３により補助真空槽Ｂに移
動させた状態で行ない、化合物膜であるＺｎＯ成膜の際
には、グリッド１０ｂ及びフィラメント８ｂを移動機構
４３，５３により真空槽Ａに移動させて実施例１と同様
の成膜を行なう。これにより、ＺｎＯ／Ａｕ／Ｔｉ積層
膜を容易に作製することができる。

【００４４】［実施例４］次に図７は請求項４の発明の
実施例を示す薄膜形成装置の概略構成図である。図７に
おいて、真空槽Ａと補助真空槽ＢはゲートバルブＣを介
して接続されている。成膜用の真空槽Ａ内には上方から
下方に向けて順に対電極１２と、グリッド１０と、フィ
ラメント８と、蒸発源ストッパー４ｃが適宜間隔をあけ
て設けられている。これらの部材は各々支持体を兼用す
る電極１１，９，７，２３ａ，２３ｂにより水平状態に
保持されている。これらの電極１１，９，７，２３ａ，
２３ｂは何れもベースプレート１との電気的な絶縁性を
保つ状態でベースプレート１を貫通して真空槽外部に引
き出されている。すなわち、これらの電極１１，９，
７，２３ａ，２３ｂは真空槽の内外の電気的な接続・給
電を行なうもので、その他の配線具と共に導電手段とな
りうるものであり、ベースプレート１の貫通部において
は気密性が確保されている。尚、真空槽の外部に設けら
れる電源等の図示は省略した。

【００４５】ここで、一対の電極７の間には、タングス
テンなどによる熱電子発生用のフィラメント８が支持さ
れている。このフィラメント８の形状は、複数本のフィ
ラメントを平行に配列したり、あるいは、網目状にした
りするなどして、蒸発源から蒸発した蒸発物質の粒子の
広がりをカバーするように定められている。一方、支持
体兼用電極９にはグリッド１０が支持されている。この
グリッド１０は、蒸発物質を通過させうる形状にその形
状が定められているが、この例では網目状である。ま
た、支持体兼用電極１１に支持された対電極１２には、
上記蒸発源４に対向する面（下面）側に位置させて、薄
膜を形成すべき基板１３が適宜の方法により保持されて
いる。従ってこの状態を蒸発源４の側からみれば、基板
１３の背後に対電極１２が配備されることになる。

【００４６】支持体兼用電極２３ａ，２３ｂには蒸発源
ストッパー４ｃが支持されており、蒸発源ストッパー４
ｃに蒸発源ホルダー４ａが接続される。この蒸発源ホル
ダー４ａには蒸発源４ｂが接続されており、蒸発源ホル
ダー４ａは成膜時は真空槽Ａ内にあり、必要に応じて移
動機構６３のガイドベルト１２８に沿って移動すること
により、補助真空槽Ｂ内に移動できる。また、蒸発源ホ
ルダー４ａを真空槽Ａ内に導入するとき、蒸発源ホルダ
ー４ａの形状は、図８あるいは図９の如く円弧状の部分
を有しており、また蒸発源ストッパー４ｃは前記円弧状
の部分に対応する凹形の円弧状となっており、蒸発源ス
トッパー４ｃの円弧状の凹部に蒸発源ホルダー４ａの円
弧状の部分が接続されるようになっている。尚、前記円
弧状の部分はテーパ状としても良い。このように、蒸発
源ホルダー４ａの真空槽Ａ内での位置は蒸発源ストッパ
ー４ｃにより規定することができる。尚、移動機構６３
は図示されない回転導入機を介して回転軸６３ａに動力
を伝達され、回転軸６３ａでガイドベルト１２８を巻き
取り、あるいは送り出すものである。ここで回転軸６３
ａ，６３ｂの一部あるいは全部はセラミック等の絶縁物
質で形成されており、真空槽Ａと蒸発源４ｂとの電気的
絶縁を維持できる構成となっている。

【００４７】さらに蒸発源ホルダー４ａは図８あるいは
図９に示すように、導電性の部分４ａａと絶縁性の部分
４ａｂに分割されており、蒸発源４ｂに通電可能な構造
となっている。また、蒸発源ストッパー４ｃは図８ある
いは図９に示すように絶縁性の部分４ｃｂを中心とし、
その両脇に導電性の部分４ｃａを配置した形のもので、
導電性の部分４ｃａの位置は前記蒸発源ホルダー４ａの
導電性の部分４ａａの位置に対応している。また、蒸発
源ストッパー４ｃの導電性の部分４ｃａがそれぞれ支持
体兼用電極２３ａ，２３ｂで支持されている。すなわ
ち、蒸発源４ｂを介して導電性の部分４ａａ同士の間で
電流を流すことができ、蒸発源４ｂに通電することがで
きる。蒸発源ホルダー４ａに接続された蒸発源４ｂは蒸
発物質を蒸発させるものであり、例えばタングステン、
モリブデンなどの金属をコイル状に形成してなる抵抗加
熱式として構成されている。もっともコイル状に替えて
ボート状に形成したものでも良い。尚、請求項４の別の
実施例としては、図１０に示すように真空槽Ａの下部に
補助真空槽Ｂを接続し、直動機構６０によって蒸発源４
ｂを保持した蒸発源ホルダー４ａを真空槽Ａと補助真空
槽Ｂの間で上下動させても良い。この場合にも直動機構
６０の移動量の制御により蒸発源４ｂの位置を規定する
ことができる。

【００４８】さて、請求項４の発明による薄膜形成装置
による薄膜形成動作は、基本的には実施例１で述べた請
求項１の装置と同様であるが、蒸発源４ｂを２つの真空
槽Ａ，Ｂの間で移動させる移動機構６３（あるいは６
０）を有することにより、基板１３及び真空槽Ａ内を大
気に晒すことなく蒸発物質の補充及び蒸発源４ｂの交換
が可能であり、かつ蒸発源４ｂと基板１３の間の位置関
係を規定する蒸発源ストッパー４ｃを有することにより
蒸発源４ｂの移動による位置ずれを抑えることができる
ため、厚膜及び多層膜のように蒸発物質の補充や蒸発源
の交換を必要とする成膜において、膜厚分布のずれや変
動を抑えて成膜することが可能となる。

【００４９】［実施例５］次に図１１は請求項５の発明
の実施例を示す薄膜形成装置の概略構成図である。本実
施例では、蒸発源４、フィラメント８、グリッド１０、
及びこれらを支持する支持体兼用電極３，７，９を同一
のベースプレート７０上に配置し、このベースプレート
７０を移動機構６９のガイドベルト１３８に沿って真空
槽Ａと補助真空槽Ｂの間で移動できるようにしたもので
あり、これによりグリッド１０、フィラメント８、蒸発
源４の位置関係を一定にしたまま、移動交換が可能とな
るため、移動交換前後での一定した放電条件、膜質分
布、膜厚分布での成膜が可能となる。尚、薄膜形成動作
は基本的には実施例１で述べた請求項１の装置と同様で
ある。

【００５０】図１１に示すように、真空槽Ａ側にはベー
スプレート７０の位置決め用のベースプレートストッパ
ー７０ａが設置されており、このベースプレートストッ
パー７０ａにベースプレート７０を接続することによ
り、ベースプレート７０と対電極１２との間の位置関係
を規定することができる。また、蒸発源４、グリッド１
０、フィラメント８とそれぞれの電源（図示せず）との
接続は、図１２に示すようにベースプレート７０と絶縁
を保つ形で埋設された電極３，７，９の端子部を介して
行なわれる。すなわち、電極３，７，９の端子部をベー
スプレートストッパー７０ａとの接続部側に設けてお
き、ベースプレート７０を真空槽Ａ側に移動してベース
プレートストッパー７０ａに当接した際に、電極３，
７，９の端子部とベースプレートストッパー７０ａ側に
設けた端子部（図示せず）とが接続されるようにしてお
けば、電極３，７，９と電源の接続を容易に行なうこと
ができる。尚、移動機構６９は図示されない回転導入機
を介して回転軸６９ａに動力を伝達され、回転軸６９ａ
でガイドベルト１３８を巻き取り、あるいは送り出すも
のである。ここで回転軸６９ａ，６９ｂの一部あるいは
全部はセラミック等の絶縁物質で形成されており、真空
槽Ａとベースプレート７０側の各電極との電気的絶縁を
維持できる構成となっている。

【００５１】［実施例６］次に図１３は請求項６の発明
の実施例を示す薄膜形成装置の概略構成図である。本実
施例では図１１の構成に加えて、ベースプレート７０上
に蒸発物質の真空槽内壁への付着を防止するための着脱
可能なシールド板７１を配備したものであり、このよう
に２つの真空槽Ａ，Ｂ間を移動機構６９により移動可能
なベースプレート７０上にシールド板７１を配備するこ
とにより、真空槽Ａ内を大気に晒さずにシールド板７１
を交換することができる。また、シールド板７１を配備
したことにより、蒸発物質の真空槽内壁への付着が防止
されるため、真空槽内壁に付着した蒸発粒子による活性
ガスとの反応を防止することができるため、反応による
ガス圧の変動を抑えることができ反応性成膜時の活性ガ
スの圧力設定を安定化することが可能となる。

【００５２】［実施例７］次に図１４は請求項７の発明
の実施例を示す図であって、（ａ）は薄膜形成装置の概
略構成図、（ｂ）は上記薄膜形成装置に設置される遮蔽
板を蒸発源側から見たときの平面図である。本実施例
は、図６と同様の薄膜形成装置の構成に加えて、グリッ
ド１０ｂやフィラメント８ｂの移動機構４３，５３を構
成する領域に蒸発物質が到達しないような遮蔽板７２を
設けたものである。すなわち、本発明では、移動機構を
構成している治具が、遮蔽板７２により蒸発粒子の付着
やプラズマ衝撃を直接受けることがないため、上記移動
機構を構成している治具の汚染や腐食による動作不良を
防ぐことができる。尚、本発明は、図６の装置例の他、
前述した各装置例の移動機構にも同様に適用できる。

【００５３】［実施例８］次に図１５は請求項８の発明
の実施例の説明図である。本発明は、実施例１〜７で示
した請求項１〜７の各薄膜形成装置において、グリッド
１０ｂ、フィラメント８ｂ、蒸発源４ｂをそれぞれ保持
し移動可能なホルダー１０ａ，８ａ，４ａ、あるいはグ
リッド１０とフィラメント８及び蒸発源４を保持し移動
可能なベースプレート７０を非磁性材料で構成し、かつ
上記ホルダー１０ａ，８ａ，４ａあるいはベースプレー
ト７０と電源接続用の電極（図示の例では電極と一体に
設けられた各ストッパー１０ｃ，８ｃ，４ｃ，７０ａ）
の間に引力を発生させるための永久磁石７３，７４を、
上記ホルダー１０ａ，８ａ，４ａあるいはベースプレー
ト７０と上記電極（１０ｃ，８ｃ，４ｃ，７０ａ）とに
配備し、上記ホルダーあるいはベースプレート側の永久
磁石７３と、上記電極側の永久磁石７４は互いに異なる
磁極を向けあい、上記電極側の永久磁石７４の上記ホル
ダーあるいはベースプレート側の永久磁石７３からの距
離を変える手段を有するものである。

【００５４】すなわち、本発明ではグリッド１０ｂ、フ
ィラメント８ｂ、蒸発源４ｂをそれぞれ保持し移動可能
なホルダー１０ａ，８ａ，４ａ、あるいはグリッド１０
とフィラメント８及び蒸発源４を保持し移動可能なベー
スプレート７０と、電源接続用の電極（ストッパー）１
０ｃ，８ｃ，４ｃ，７０ａとの間に永久磁石７３，７４
による引力を働かせるため、両者の接続が確実に行なわ
れ、電気的な接触不良による放電異常や蒸発速度の不安
定さといった問題を防ぐことができる。また、電極側の
永久磁石７４は図示されない直動機構によりホルダー及
びベースプレート側の永久磁石７３からの距離を変える
ことができるようになっており、これにより磁力による
引力の大きさを変えることができる。すなわち、接続時
には永久磁石同士を近づけ引力を大きくし、また分離す
る際には永久磁石を遠ざけ引力を弱め、容易に分離する
ことができる。尚、永久磁石７４は電極との間で絶縁が
保たれ、直動機構を介して真空槽Ａに電流が流れること
がないような状態とされている。

【００５５】［実施例９］次に図１６は請求項９の発明
の実施例の説明図である。本発明は、上記請求項８の薄
膜形成装置において、電極側の永久磁石７４に替えて電
磁石７５を配備し、上記電極側（ストッパー側）の永久
磁石の上記ホルダーあるいはベースプレート側の永久磁
石７３からの距離を変える手段に替えて電磁石７５の磁
力及び極性を変える手段７６を有するものである。すな
わち、本発明では電極側（ストッパー４ｃ，８ｃ，１０
ｃ，７０ａ側）には永久磁石７４の替わりに電磁石７５
を用いており、この場合には電磁石７５のコイルに流す
電流量を電源７６により調整することにより磁力を調整
し、引力を制御できる。あるいは電流の向きを逆にし、
電磁石７５の極性を逆にし、反発力を働かせることによ
りホルダー４ａ，８ａ，１０ａあるいはベースプレート
７０の移動時に容易に分離することができる。尚、電磁
石７５は電極との間で絶縁が保たれ、電源７６とグリッ
ド、フィラメント、蒸発源用の各電源との間で同通する
ことがないような状態とされている。

【００５６】［実施例１０］次に図１７は請求項１０の
発明の実施例の説明図である。本発明は、上記請求項
８，９の薄膜形成装置において、グリッド１０ｂ及びフ
ィラメント８ｂを上記電極に接続している状態において
は、上記永久磁石７３，７４あるいは電磁石７５を高透
磁率材料からなる磁気シールドケース７７内に収納する
ことを特徴としている。すなわち、本発明では高透磁率
材料からなる磁気シールドケース７７で磁石部分を覆う
ことにより、放電空間中への磁力線の漏洩量を減少さ
せ、磁力線が放電条件に与える影響を抑えることがで
き、安定な成膜を行なうことができる。上記シールドケ
ース７７の材料としては、パーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ系の
磁性合金）、センダスト（Ｓｉ−Ａｌ−Ｆｅ系の磁性合
金）、Ｃｏ−Ｃｒ系の磁性合金等の高透磁率材料が例示
される。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の薄膜形成
装置においては、少なくとも、活性ガスもしくは不活性
ガスあるいはこれら両者の混合ガスが導入される真空槽
と、この真空槽内において蒸発物質を蒸発させるための
蒸発源と、上記真空槽内に配置され基板を上記蒸発源に
対向するように保持する対電極と、上記蒸発源と対電極
との間に配備された蒸発物質を通過させうるグリッド
と、上記グリッドと上記蒸発源との間に配置された熱電
子発生用のフィラメントと、上記グリッドの電位を上記
対電極の電位と上記フィラメントの電位に対し正電位と
する手段を少なくとも有することにより、上記グリッド
及びフィラメントで真空槽内にプラズマを発生させるこ
とができ、蒸発物質のイオン化率が極めて高いため、真
空槽内に活性ガスを単独で、あるいは不活性ガスと共に
導入して成膜を行なうことにより、蒸発物質と活性ガス
を化合させ、この化合により化合物薄膜を形成する場合
にも、所望の物性を有する薄膜を容易に得ることができ
る。

【００５８】尚、真空槽内のガスのイオン化にはフィラ
メントによる熱電子が有効に寄与するので１０~¹Ｔｏｒ
ｒ以下の圧力の高真空下においても蒸発物質のイオン化
が可能であり、このため、薄膜の構造も極めて緻密なも
のとすることが可能であり、通常、薄膜の密度はバルク
の密度よりも小さいとされているが、本発明によれば、
バルクの密度に極めて近い密度の薄膜が得られること
も、大きな特徴の一つである。さらに、このような高真
空下で成膜を行なえることにより、薄膜中へのガス分子
の取り込みを極めて少なくすることができ、高純度の薄
膜を得ることができる。また、本発明によれば、蒸発物
質がイオン化し、高いエネルギーを電気的に有する（電
子・イオン温度）ので、反応性を必要とする成膜、結晶
化を必要とする成膜を温度（反応温度、結晶化温度）と
いう熱エネルギーを与えずに実現できるので低温成膜が
可能となる。従って、耐熱性のないプラスチックフィル
ムなども基板に使用することができる。

【００５９】さらに本発明では、グリッド及び／または
フィラメントを補助真空槽に移動する手段を有するた
め、グリッドあるいはフィラメントを成膜用の真空槽内
を大気に晒すことなく交換及び収納することが可能であ
るため、グリッド上への被膜の形成やフィラメントの消
耗により成膜時間が限られてしまうことがなく、厚膜作
製のように長時間の連続成膜が必要な場合に有効であ
る。あるいは絶縁膜のようにグリッドあるいはフィラメ
ントに付着することにより安定した放電を困難とする薄
膜を作製する場合にも有利である。例えば、アクチュエ
ータに用いる圧電膜のように厚膜を作製することを要求
される場合や、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃ のような絶縁膜を作
製する場合にも有利である。また、グリッド及び／又は
フィラメントを補助真空槽に移動する手段を有するた
め、真空蒸着を含む積層膜作製プロセスにおいてもグリ
ッドあるいはフィラメントによって基板に入射する蒸発
粒子の飛行を妨げることがなく、したがって、基板を大
気に晒すことなく真空蒸着と反応性成膜を連続的に行な
うことが可能となる。例えばアクチュエータのような金
属蒸着膜と化合物膜の積層膜を作製する場合や、保護層
付き反射膜のような光学薄膜を作製する場合に有利であ
る。

【００６０】さらにまた、本発明では、蒸発源を単独で
あるいはグリッドやフィラメントと共に補助真空槽に移
動する手段を有するため、基板及び真空槽内を大気に晒
すことなく蒸発物質の補充及び蒸発源の交換が可能であ
り、かつ蒸発源と基板の間の位置関係を規定する手段を
有することにより蒸発源の移動による位置ずれを抑える
ことができるため、厚膜及び多層膜のように蒸発物質の
補充や蒸発源の交換を必要とする成膜において、膜厚分
布のずれや変動を抑えて成膜することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の実施例を示す薄膜形成装置の
概略構成図である。

【図２】図１に示す薄膜形成装置のグリッドホルダー及
びグリッドストッパーの一例を示す平面図である。

【図３】請求項２の発明の実施例を示す薄膜形成装置の
概略構成図である。

【図４】図３に示す薄膜形成装置のフィラメントホルダ
ー及びフィラメントストッパーの一例を示す平面図であ
る。

【図５】図３に示す薄膜形成装置のフィラメントホルダ
ー及びフィラメントストッパーの別の例を示す平面図で
ある。

【図６】請求項３の発明の実施例を示す薄膜形成装置の
概略構成図である。

【図７】請求項４の発明の実施例を示す薄膜形成装置の
概略構成図である。

【図８】図７に示す薄膜形成装置の蒸発源ホルダー及び
蒸発源ストッパーの一例を示す平面図である。

【図９】図７に示す薄膜形成装置の蒸発源ホルダー及び
蒸発源ストッパーの別の例を示す平面図である。

【図１０】請求項４の発明の別の実施例を示す薄膜形成
装置の概略構成図である。

【図１１】請求項５の発明の実施例を示す薄膜形成装置
の概略構成図である。

【図１２】図１１に示す薄膜形成装置のベースプレート
の一例を示す図であって、（ａ）はベースプレートの平
面図、（ｂ）はベースプレートの側面図である。

【図１３】請求項６の発明の実施例を示す薄膜形成装置
の概略構成図である。

【図１４】請求項７の発明の実施例を示す図であって、
（ａ）は薄膜形成装置の概略構成図、（ｂ）は（ａ）に
示す薄膜形成装置の遮蔽板を蒸発源側から見たときの平
面図である。

【図１５】請求項８の発明の実施例の説明図である。

【図１６】請求項９の発明の実施例の説明図である。

【図１７】請求項１０の発明の実施例の説明図である。

【符号の説明】

１：ベースプレート３，７，９，１１，１７ａ，１７ｂ，２３ａ，２３ｂ：
支持体兼用の電極４，４ｂ：蒸発源４ａ：蒸発源ホルダー４ｃ：蒸発源ストッパー８，８ｂ：フィラメント８ａ：フィラメントホルダー８ｃ：フィラメントストッパー１０，１０ｂ：グリッド１０ａ：グリッドホルダー１０ｃ：グリッドストッパー１２：対電極１３：基板１７，２７：蒸発用電源１８：グリッド用の直流電源１９：フィラメント用の直流電源４３：グリッド移動機構５３：フィラメント移動機構６０：蒸発源移動用の直動機構６３：蒸発源移動機構６９：ベースプレート移動機構７０：ベースプレート（移動式）７０ａ：ベースプレートストッパー７１：シールド板７２：遮蔽板７３，７４：永久磁石７５：電磁石７６：電磁石電源７７：磁気シールドケース１０８，１１８，１２８，１３８：ガイドベルトＡ：真空槽（成膜用真空槽）Ｂ：補助真空槽Ｃ：ゲートバルブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性ガスもしくは不活性ガスあるいはこれ
ら両者の混合ガスが導入される真空槽と、この真空槽内
において蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、上記真
空槽内に配置され基板を上記蒸発源に対向するように保
持する対電極と、上記蒸発源と対電極との間に配備され
た蒸発物質を通過させうるグリッドと、上記グリッドと
上記蒸発源との間に配置された熱電子発生用のフィラメ
ントと、上記グリッドの電位を上記対電極の電位と上記
フィラメントの電位に対し正電位とする手段を有し、上
記真空槽に接続したグリッド交換用の補助真空槽と、上
記グリッドと蒸発源の間の位置関係を規定する手段と、
上記グリッドを上記２つの真空槽の間で移動させる手段
を有することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】活性ガスもしくは不活性ガスあるいはこれ
ら両者の混合ガスが導入される真空槽と、この真空槽内
において蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、上記真
空槽内に配置され基板を上記蒸発源に対向するように保
持する対電極と、上記蒸発源と対電極との間に配備され
た蒸発物質を通過させうるグリッドと、上記グリッドと
上記蒸発源との間に配置された熱電子発生用のフィラメ
ントと、上記グリッドの電位を上記対電極の電位と上記
フィラメントの電位に対し正電位とする手段を有し、上
記真空槽に接続したフィラメント交換用の補助真空槽
と、上記フィラメントと蒸発源の間の位置関係を規定す
る手段と、上記フィラメントを上記２つの真空槽の間で
移動させる手段を有することを特徴とする薄膜形成装
置。
【請求項３】活性ガスもしくは不活性ガスあるいはこれ
ら両者の混合ガスが導入される真空槽と、この真空槽内
において蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、上記真
空槽内に配置され基板を上記蒸発源に対向するように保
持する対電極と、上記蒸発源と対電極との間に配備され
た蒸発物質を通過させうるグリッドと、上記グリッドと
上記蒸発源との間に配置された熱電子発生用のフィラメ
ントと、上記グリッドの電位を上記対電極の電位と上記
フィラメントの電位に対し正電位とする手段を有し、上
記真空槽に接続したグリッド及びフィラメントの収納及
び交換用の補助真空槽と、上記グリッド及びフィラメン
トと蒸発源の間の位置関係を規定する手段と、上記グリ
ッド及びフィラメントを上記２つの真空槽の間で移動さ
せる手段を有することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項４】活性ガスもしくは不活性ガスあるいはこれ
ら両者の混合ガスが導入される真空槽と、この真空槽内
において蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、上記真
空槽内に配置され基板を上記蒸発源に対向するように保
持する対電極と、上記蒸発源と対電極との間に配備され
た蒸発物質を通過させうるグリッドと、上記グリッドと
上記蒸発源との間に配置された熱電子発生用のフィラメ
ントと、上記グリッドの電位を上記対電極の電位と上記
フィラメントの電位に対し正電位とする手段を有し、上
記真空槽に接続した蒸発物質補充及び蒸発源交換用の補
助真空槽と、上記蒸発源と対電極の間の位置関係を規定
する手段と、上記蒸発源を上記２つの真空槽の間で移動
させる手段を有することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項５】活性ガスもしくは不活性ガスあるいはこれ
ら両者の混合ガスが導入される真空槽と、この真空槽内
において蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、上記真
空槽内に配置され基板を上記蒸発源に対向するように保
持する対電極と、上記蒸発源と対電極との間に配備され
た蒸発物質を通過させうるグリッドと、上記グリッドと
上記蒸発源との間に配置された熱電子発生用のフィラメ
ントと、上記グリッドの電位を上記対電極の電位と上記
フィラメントの電位に対し正電位とする手段を有し、上
記蒸発源、グリッド及びフィラメントを保持する移動可
能なベースプレートと、上記真空槽に接続した上記ベー
スプレートを収納可能な補助真空槽と、上記ベースプレ
ートと対電極の間の位置関係を規定する手段と、上記ベ
ースプレートを上記２つの真空槽の間で移動させる手段
を有することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項６】請求項５記載の薄膜形成装置において、上
記ベースプレート上に蒸発物質の真空槽内壁への付着を
防止するための着脱可能なシールド板を配備することを
特徴とする薄膜形成装置。
【請求項７】請求項１，２，３，４，５，６記載の薄膜
形成装置において、上記移動手段を構成する領域に蒸発
物質が到達しないような遮蔽板を有することを特徴とす
る薄膜形成装置。
【請求項８】請求項１，２，３，４，５，６，７記載の
薄膜形成装置において、上記グリッド、フィラメント、
蒸発源をそれぞれ保持し移動可能なホルダー、あるいは
グリッドとフィラメント及び蒸発源を保持し移動可能な
ベースプレートを非磁性材料で構成し、かつ上記ホルダ
ーあるいはベースプレートと電源接続用の電極の間に引
力を発生させるための永久磁石を、上記ホルダーあるい
はベースプレートと上記電極とに配備し、上記ホルダー
あるいはベースプレート側の永久磁石と、上記電極側の
永久磁石は互いに異なる磁極を向けあい、上記電極側の
永久磁石の上記ホルダーあるいはベースプレート側の永
久磁石からの距離を変える手段を有することを特徴とす
る薄膜形成装置。
【請求項９】請求項８記載の薄膜形成装置において、上
記電極側の永久磁石に替えて電磁石を配備し、上記電極
側の永久磁石の上記ホルダーあるいはベースプレート側
の永久磁石からの距離を変える手段に替えて電磁石の磁
力及び極性を変える手段を有することを特徴とする薄膜
形成装置。
【請求項１０】請求項８、請求項９記載の薄膜形成装置
において、上記グリッド及びフィラメントを上記電極に
接続している状態においては、上記永久磁石あるいは電
磁石を高透磁率材料からなる磁気シールドケース内に収
納することを特徴とする薄膜形成装置。