JPS63100170A - 絶縁性薄膜形成装置 - 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、絶縁性薄膜形成装置に関し、特に絶縁性薄
膜を蒸着形成する場合の膜質の均一化に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

絶縁性ｕｒｉを形成する装置として、クラスタ・イオン
ビーム蒸着装置を例に挙げて説明する。

−股に、クラスタ・イオンビーム蒸着法による薄膜蒸着
方法は、真空槽内において、基板に蒸着すべき物質の蒸
気を噴出して該蒸気中に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、該クラスタに、ε子の
シャワーを浴びせて該クラスタをそのうち１個の原子が
イオン化されたクラスタ・イオンにし、該クラスタ・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
膜を蒸着形成する方法である。この蒸着法を用い絶縁性
薄膜形成を実施する装置として、従来第４図。

第５図に示すものがあった。第４図は従来の薄膜蒸着装
置を模式的に示す構成断面図、第５図はその主要部を一
部断面で示す斜視図である。図において、（１）は所定
の真空度に保持された真空槽、（２）は該真空槽（１）
内の排気を行な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）は該排気通路（２）を開閉する真空用バルブであ
る。

（４）は直径１ｗ〜２ｍのノズル（４ａ）が設けられた
密閉型るつぼで、これ：こは蒸着原料（５）、例えばり
靴鉛（ＰｂＦりが収容される。（６）は上記るつぼ（４
）の加熱を行なうための加熱用フィラメント、（７）は
該フィラメント（６）からの輻射熱を遮断する熱シール
ド板であり、上記るつぼ（４）、加熱用フィラメント（
６）及び熱シールド板（７）により、蒸着原料を上記真
空槽（１）内に噴出してクラスタを生成せしめる薄膜蒸
着源（８）が形成されている。なお、四は上記熱シール
ド板（７）を支持する絶縁支持部材、（ホ）は上記るつ
ぼ（４）を支持する支持台である。

（９）はイオン化用の熱電子（２）を放出するイオン化
フィラメント、αＱは該イオン化フィラメント（９）か
ら放出された熱電子（２）を加速する電子引き出し電極
、（ロ）はイオン化フィラメント（９）からの輻射熱を
遮断する熱シールド板であり、上記イオン化フィラメン
ト（９）、ｉ子引き出し電極ＱＧ及び熱シールド板Ｑυ
により、上記４膜蒸着ｇ（８）からのクラスタをイオン
化するためのイオン化手段（２）が形成されている。な
お、（至）は熱シールド板（６）を支持する絶縁支持部
材である。Ｑ４は上記イオン化されたクラスタ・イオン
Ｑ・を加速してこれをイオン化されていない中性クラス
タＯＦｊと共に薄膜形成用基板（ト）に衝突させて薄膜
を蒸着させる加速手段すなわち加速電極であり、これ４
よｐｇ電子引出し劃１Ｑとの間に１位を印加できる構造
となっている。なお、弼は加速電極０４を支持する絶縁
支持部材、翰は基板（至）を支持する基板ホルダー、（
２）は該基板ホルダー（２）を支持する絶縁支持部材で
ある。（至）は上記基板（至）の裏面に蒸着物質の蒸気
が付着することを防ぐ防着用被覆板であり、通常、ステ
ンレス等の金属により構成される。上記基板ホルダー（
２）及び防着用被覆、坂（２）により基板保持手段（ホ
）が形成されている。

匈は上記基板（至）を加熱する基板加熱ヒータである。

またｑη（エフラスタ・イオン斡と中性クラスタ（２）
とからなるクラスタ・ビームである。

次に動作について説明する。

基板（至）に弗化鉛、ｌ膜を蒸着形成する場合について
説明すると、まず弗化鉛（５）をるっぽ（４）内に充填
し、上記真空排気装置により真空槽（１）内の空気を排
気して該真空槽（１）内を１０−’Ｔｏｒｒ程度の真空
度にする。次いで、加熱用フィラメント（６）に通電し
て発熱せしめ、該加熱用フィラメント（６）からの輻射
熱により、または該フィラメント（６）から放出される
熱電子をるつぼ（４）に衝突させること、即ち電子衝撃
によって、該るっぽ（４）内の弗化鉛（６）を加熱し蒸
発せしめる。そして該るつぼ（４）内の弗化鉛（６）の
蒸気圧が０．１〜数１０Ｔｏｒｒ程度になる温度に昇温
すると、るつぼ（４）内と真空槽（１）との圧力差によ
りノズル（４ａ）から蒸気が噴出し、断熱膨張してクラ
スタと呼ばれる多数の原子が緩く結合した塊状原子集団
となる。

このクラスタ・ビームαηは、イオン化フィラメント（
９）から電子引き出し電極ｏＯによって引き出さｎた熱
電子（至）と衝突するため、その一部のクラスタはその
うちの１個の原子がイオン化されてクラスタ・イオンａ
・となる。このクラスタ・イオンＱ・は加速′、１を極
（ロ）と１子引き出し１！極α０との間に形成された電
界により適度に加速され、イオン化されていない中性ク
ラスタに）がるつぼ（４）から噴射される際に得た運動
エネルギーでもって基板（至）に衝突するのと共に基板
（至）に衝突し、これにより該基板（至）上に弗化鉛薄
膜が蒸着形成される。

ここで形成される薄膜の密度及び基板に対する付着力は
、加速電圧を高くしイオン電流を多くするにつれて大き
くなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、加速電圧を腐＜シ、イオン電流を多（すると
、蒸着される薄膜が絶縁性であり、また接地された防着
用被覆板が基板裏面に設けられているので、基板表面に
垂直な方向の電界が強（なる。このため、基板に到達す
るイオンが基板表面ズ に捕捉されミチャージアップが生じ、部分的な放電が引
き起こされて膜質の均一性が損なわれ、例えば弗化鉛を
用いた赤外線用の透過膜については、付着力と透過特性
の両方の特性を同時に満足するような薄膜は形成できな
いという間厘点を有していた。

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、イオンを用いた蒸着により絶縁性薄膜を形成
・する場合に、基板表面に垂直な方向の電界を緩和し、
絶碌性薄膜上にイオンがチャージアップするのを防ぎ、
放電が起こらないような状態を作ることにより、均質な
絶縁性薄膜を形成する装置を提供することを目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る絶縁性薄膜形成装置は、基板裏面に絶縁
物で構成された防着用被覆板を設けたものである。

〔作用〕

この発明における防着用被１板は絶縁性であるので、防
着用被覆板の中央部が接地１位に比べて高い電位に帯電
される。従って基板表面に水平な方向の電界が生じると
同時に、垂直な方向の電界る が緩和され今。その結果、基板に到達するイオンは、基
板表面に捕捉されることなく表面伝導によって基板ホル
ダーに流れることができる。

〔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
図において、（２）は絶縁物で構成された防着用被［ｉ
Ｅである。構成材質としては、高真空中で高温に加熱さ
れても放出ガス量の少ないもの、例えば、アルミナ（Ａ
ｔ＊　Ｏｓ　）、窒化ホウ素（ＢＮ）、ジルコニア（Ｚ
ｒＯｔ）、石英（Ｓｉｆｔ）等が使用できる。防着用被
覆板の厚さは、１〜１ＱＩＩｉｌ程度とすればよく、ま
た基板（至）と防着用被覆板との距離は、約５１１ｍ以
内であれば、基板加熱ヒータ（２）からの輻射熱が効率
良く基板（至）に与えられる。

次に動作について説明する。

基板（２）と防着カバー（至）がともに絶縁性であるの
で、基板（至）上は中央部はど接地電位よりも高い電位
に帯電される。このため基板（至）上に水平な方向の電
界が生じ、基板に到達するイオンは、基板（至）表面に
捕捉されることなく表面伝導によって基板ホルダー（２
）に流れることができる。従って基板上でイオンのチャ
ージアップが生じなぐなり、放電も発生しなくなる。そ
の結果、基板上に均質な絶縁性薄膜が形成される。

ｍ１表に本発明による装置を用いて硫化亜鉛基板上に形
成された弗化鉛４膜の形成条件及び形成された。４膜の
特性を従来の装置によるものと比較して示す。表から明
らかなよう暑こ、本装置を用いることで、弗化鉛薄膜形
成時に薄膜上でのイオンのチャージアップが解消され、
基板全面にわたり均質な薄膜が形成され、付着力と透過
特性の両方の特性を同時に満足する弗化鉛薄膜を得るこ
とができ、この薄膜は光学デバイスなどに用いることが
できる。

第　　１　　表 なお、上記実施例のように基板（ト）として硫化亜鉛の
ような絶縁物を使用する場合は、防着用被覆板（２）を
基板（至）と同一の材質を用いて構成してもよい。

また、基板を加熱する必要がない場合は、基板（至）と
防着用被覆板（２）との距離が５絹以とであってもよい
。

また上記実施例では基板（至）が絶縁物である場合のも
のを示したが、基ＦｆＬｗとして導電性のもの、例えば
ｐ型シリコンウニへ−等を使用する場合は、第２図に示
したように絶縁がいしく至）を介して基板（ト）を支持
し、基板を浮、ａＩ１ｍ位とすれば同様の効果が得られ
る。基板上に導電性薄膜と絶縁性薄膜が多層に形成され
ている場合にも同様に基板を浮動電位とすればよい。

なを、上記実施例では防着用被覆板（２）を絶縁物でも
って構成したものを示したが、基板（至）の寸法が大き
く、絶縁物で防着用被覆板を製作することが困難な場合
は、第３図に示したようにステンレス等の金属性の防着
用被覆板を使い、絶縁スペーサ四を用いて基板ホルダー
四と絶縁した上で防着用液１１ｔＭＨに正の１位を与え
、基板上の１界を制御することにより、上記実施例と同
様の効果を奏する。この場合、防着用被覆板（２）に与
える電位はクラスタ・イオンの加速電圧の数分の１以下
で十分である。

なお、上記実施例では噴出された蒸着原料がクラスタを
形成しているクラスタイオンビーム蒸着法にこの発明を
適用した場合について説明したが、例えば、イオンビー
ムデポジションなど他のイオも ンビームを用いた蒸着法に雫適用できるのは明白′であ
る。

また、上記実施例では蒸着原料が弗化鉛の場合について
、説明したが、例えば二酸化珪素など他の絶縁物であっ
ても上記実施例と同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、仁の発明によれば絶縁性の防着用被覆板
を用いて基板に水平な方向の電界を発生させたので、基
板に到達したイオンによるチャージアップが抑制でき、
放電が防止されて均質な絶縁性薄膜が得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成断面図、第２図
はこの発明の他の実施例の主要部を示すｒａ構成断面図
第３図はこの発明の他の実施例の主要部を示す構成断面
図、第４図は従来の絶縁性薄膜形成装置を示す構成断面
図、第５図は第４図の主要部を一部断面で示す斜視図で
ある。 図において、（５）は蒸Ｍ原料、（２）はイオン化手段
、（２）はクラスタ、（至）は４膜形成用基板、（至）
は防着用被覆板、（ホ）は基板保持手段である。 なお、各図中同一符号は同一、又は相当部分を示すもの
とする。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）蒸着原料を噴出する薄膜蒸着源、該薄膜蒸着源に
   対向して配置された薄膜形成用基板、上記蒸着原料をイ
   オン化するイオン化手段、イオン化された上記蒸着原料
   を加速して上記薄膜形成用基板に衝突させる加速手段、
   上記薄膜形成用基板を保持する基板保持手段、および基
   板の裏面への蒸着を防止する防着用被覆板を備えた絶縁
   性薄膜形成装置において、上記防着用被覆板を絶縁物に
   よつて構成したことを特徴とする絶縁性薄膜形成装置。
2. （２）基板保持手段を絶縁物によつて構成したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の絶縁性薄膜形成装
   置。
3. （３）防着用被覆板は基板に対して正の電位が与えられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の絶
   縁性薄膜形成装置。
4. （４）薄膜蒸着源において蒸着原料が充填されるるつぼ
   は、複数のノズルが設けられたものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載の絶縁性薄膜形成装置。