JPS6320820A - 薄膜蒸着装置 - 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、薄膜蒸着装置に関し、さらに詳しくいうと
、クラスタ・イオンビーム蒸着法により薄膜を蒸着形成
するための薄膜蒸着装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、クラスタ・イオンビーム蒸着法による薄膜蒸着
方法は、例えば特開昭！；　ｅ　−９５？λ号公報に示
されたように、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籾蒸気中の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、このクラスタに
電子のシャワーを浴びせてクラスタをその内の１個の原
子がイオン化されたクラスタ・イ・オンにし、このクラ
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。

このような薄膜蒸着方法を行う装置として、第一図、第
３図に示すものがあった。図において、所定の真空度に
保持された真空槽（１）に、内部の排気を行うために排
気通路（２）が設けられておシ、これは図示しない真空
排気装置に接続されている。

真空用バルブ（３）は排気通路（コ）を開閉する。密閉
形ルつホ（ｌＩ）ハ直径／朋〜−酷のノズル（りａ）が
設けられておシ、基板に蒸着されるべき蒸発物質、例え
ば亜鉛（Ｚｎ）（ｊ）が収容される。密閉形るつぼ（ｔ
Ｉ）に熱電子を照射し、これの加熱を行うボンバード用
フィラメント（６）の外側にはフィラメント（Ａ）から
の輻射熱を遮断する熱シールド板（７）が設けられてい
る。これらるつぼ（す、ボンバード用フィラメント（６
）および熱シールド板（７）により、基板に蒸着すべき
物質の蒸気を真空槽（〆）内に噴出してクラスタを生成
せしめる蒸気発生源Ｃｇ＞が形成されている。

イオン化フィラメント（ワ）は、熱せられてイオン化用
の熱電子（１３）を放出する。電極（１０）は、イオン
化フィラメント（ワ）から放出された熱電子（１７）を
加速する電子引き出し用の電極である。

熱シールド板（／／）は、イオン化フィラメント（９）
からの輻射熱を遮断する。これらイオン化フイラメン）
（９）、電子引き出し電極（１０）および熱シールド板
（／／）によシ、蒸気発生源（ｇ）からのクラスタをイ
オン化するためのイオン化手段（／コ）が形成されてい
る。

加速電極（／ｌＩ）は、イオン化されたクラスタ・イオ
ン（んＤを加速してこれをイオン化されていない中性ク
ラスタ（１５）とともに基板（７ｇ）に衝突させて薄膜
を蒸着させるもので、電子引き出しイ立 電極（１０）との間に電印を印加できる。なお、クラス
タビーム（／り）は、クラスタ・イオン（／６）と中性
クラスタ（１５）からなっている。また、るつぼ（り）
は支持台（２０）で、支持台（，２０）および熱シール
ド板（り）は絶縁支持部材（／９）で、加速電極（ｌｕ
）は絶縁支持部材（コｌＩ）で、基板（７ｇ）は基板ホ
ルダ（２２）で、基板ホルダ（２コ）は絶縁支持部材（
，２／　）で、熱シールド板（ｌｌ）は絶縁支持部材（
２３）で、それぞれ支持されている。

以上の構成によシ、基板（７ｇ）に亜鉛薄膜を蒸着形成
する場合について説明すると、まず亜鉛（５）をるつぼ
（り）内に充填し、真空排気装置により真空槽（１）内
の空気を排気して真空槽（１）内を／　Ｏ−’Ｔｏｒｒ
程度の真空度にする。

次いで、ボンバード用フィラメント（６）に通電して発
熱せしめ、ボンバード用フィラメント（乙）からの輻射
熱によ）、またはフィラメント（６）から放出される熱
電子をるつぼ（り）に衝突させること、すなわち電子ｆ
ｊＦｉ撃によって、るつぼ（り）内の亜鉛（夕）の蒸気
圧が０．　／　−／　ＯＴｏｒｒ程度になる温度（ＳＯ
ＯｏＣ）に昇温する。そうすると、ノズル（４（ａ　）
から噴出した金属蒸気は、るつぼ（ｌｌ）と真空！　（
１）との圧力差により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。

このクラスタ状のクラスタビーム（／り）は、イオン化
フィラメント（９）から電子引き出し電極（ｌＯ）によ
って引き出された熱電子（１７）と衝突するため、その
一部のクラスタは、そのうちの−個の原子がイオン化さ
れてクラスタ・イオン（／６）となる。このクラスタ・
イオン（／６）は加速電極（／ｌｌ）と電子引き出し電
極（１０）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（１５）がるつ
ぼ（りから噴射されるときの運動エネルギーでもって基
板（７ｇ）Ｋ衝突するのと共に、基板（１１）に衝突し
、これによシ基板（ｔｇ）上に亜鉛薄膜が蒸着形成され
る。

第９図は上記の従来の薄膜蒸着装置のイオン化部におけ
る各部位の電位および空間の電位分布を示し、図中の破
線は、Ｏｒ　’＜Ｘ’　、　ｌ　Ｏ粘゛、・・・、ｔｌ
、。

ｋｙ、ｇりｋＶの各等電位線を示している。括弧内の数
字はこの薄膜蒸着装置各部の電位を表している。

なおこの等電位線は計算によシ求めたものである。

また、二重斜線の領域は、イオン化フィラメント（９）
と同電位の等電位線（’Ａ　？　’、＜’Ｊ　）で囲ま
れた、熱電子が存在しうる領域を示す。

〔発明が解決しようとする問題へ〕

以上のような従来の薄膜蒸着装置は、第μ図かられかる
ように、熱電子（／７）がイオン化部の中心付近にも存
在し、そこでイオン化されたクラスタ・イオン（／Ａ）
が基板（／ど）の中心に到達し、その結果、基板（ｌｌ
）上でのイオン分布に極海な中央集中が生じ、形成され
る薄膜の膜厚および膜質に不均一が生じるという問題点
があった。

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、イオン化部の中心付近に存在する熱電子（／
２）をなくし、基板上におけるイオンの中央集中を緩和
し、膜厚、膜質の均一な薄膜形成が可能な薄膜蒸着装置
を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る薄膜蒸着装置は、イオン化部内において
、イオン化フィラメントと同電位のメツシュ状電極が、
電子引き出し電極に対向して、電子引き出し電極に関し
てイオン化部の中心側に設けられている。

〔作用〕

この発明においては、メツシュ状電極により、熱電子を
イオン化部の中心付近に存在させなくすることによシ、
そこでイオン化されるクラスタ・イオンをなくし、基□
板上でのイオンの中央集中を緩和し、膜厚、膜質の均一
な薄膜が形成される。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示し、図において、第一
図ないし第９図と同Δ符号は同一９部分を示す。イオン
化フィラメント（デ）と同電位のメツシュ状電極（１０
）が、電子引き出し電極（１０）に対向して、かつ、電
子引き出し電極（１０）に関、して、イオン化部中心側
に設置されている。なお、メツシュ状電極（７０）の材
質はタングステン線が好適である。

次に動作について説明する。この実施例においても、ク
ラスタの発生は従来のものと全く同様に行われる。した
がって、ここでは、メツシュ状電極（７θ）を付加した
ことによる電位分布および熱電子が存在する領域の変化
について説明を行う。

第１図に計算によシ求められた等電位線を破線で示して
いるが、イオン化部内において、電子引き出し電極（１
０）に対向してイオン化部の中心側にメツシュ状電極（
３０）を投げ、イオン化フィラメント（デ）と同電位に
することによシ、第９図に見られるような、イオン化部
の中心付近に存在する熱電子（／３）をなくし、そのた
めイオン化部の中心付近でイオン化されるクラスタがな
くなって、基板上の中央に集中していたクラスタの量が
減少し、クラスタ・イオンの分布は均一となる。

なお、上記実施例ではメツシュ状電極（７０）をイオン
化フィラメント（９）と同電位としたが、必ずしもイオ
ン化フィラメントと同電位でなくてもよい。

ぼた、上記実施例では基板（７ｇ）を固定した場合を示
したが、より均一な膜厚、膜質を得るためには、基板（
ｌざ）を回転してもよく、上記実施例と同等以上の効果
を奏する！ さらに、上記実施例ではメツシュ状電極（７０）の材料
をタングステン線としたが、高融点金属であればよく、
上記実施例と同様の効果を奏する。

また、上記実施例ではるつぼ（すを電子ボンバード加熱
してクラスタを発生させるクラスタ・・イオンビーム蒸
着装置について説明したが、この発明はシラン（ｓｔＨ
，）等の常温ガスを、ノズルヲ有するガス収容室から真
空槽内に噴出してクラスタを発生するクラスタ・イオン
ビーム蒸着装置に適用してもよく、上記実施例と同様の
効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、イオン化部内におい
て、電子引き出し電極に対向して、イオン化部の中心側
に、メツシュ状電極を設置したことによシ、熱電子がイ
オン化部の中心付近に存在しなくなシ、そこでイオン化
されるクラスタがなくなるので、基板の中央に集中して
いるクラスタ量を少なくし、基板上でのイオン分布を均
一にし、形成される薄膜の薄厚、膜質の均一性を向上す
ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の要部および電位分布を示
す正断面図、第一図〜第ｑ図は従来の薄膜蒸着装置を示
し、第一図は正断面図、第２図は要部の一部切り欠き斜
視図、並びに第９図は要部および電位分布を示す正断面
図でちる。 （１）・・真空槽、Ｃ’ｌ’）・・るつぼ、（Ｓ）・・
蒸着物質、（ざ）・・蒸気発生源、（ｑ）・・イオン化
フィラメント、（１０）・・電子引き出し電極、（ｌダ
）・・加速電極、（１５）・・中性クラスタ、（／６）
・・クラスタ・イオン、（／ｌ）・・Ｍ板、（？Ｏ）・
・メツシュ状電極。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 、１　・− 代理人　曾　我　道　照−：−、：ｉ、’ア、１δ１図 ち２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空槽と、この真空槽内に設けられた基板に蒸着
   すべき物質の蒸気を上記真空槽内に噴出して上記蒸気中
   の多数の原子が緩く結合したクラスタを発生する蒸気発
   生源と、上記クラスタをイオン化するための熱電子を放
   出するイオン化フィラメントと、上記熱電子を上記クラ
   スタに向けて放射する電子引き出し電極と、上記電子引
   き出し電極に対向し上記電子引き出し電極に関して、イ
   オン化部の中心側に設置されたメッシュ状電極と、イオ
   ン化されたクラスタ・イオンを加速し、これをイオン化
   されていない中性クラスタとともに上記基板に衝突させ
   て薄膜を蒸着させる加速電極を備えてなる薄膜蒸着装置
   。
2. （２）メッシュ状電極がイオン化フィラメントと同電位
   である特許請求の範囲第１項記載の薄膜蒸着装置。