JPS63307262A - イオンビ−ム輸送装置 - 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、真空中でイオンビームを基板に輸送するこ
とによって、あるいはそれと併せて蒸気を基板に輸送す
ることによって、基板に対して膜形成等を行うイオンビ
ーム輸送装置に関する。

〔従来の技術〕

イオンビーム輸送による膜形成、あるいは真空蒸着とイ
オンビーム輸送の併用による膜形成、あるいはイオンビ
ームエツチング等の分野で用いられるいわゆる低エネル
ギー（例えばＩＫｅＶ程度以下のもの）のイオンビーム
を引き出す場合、イオン源の引出し電極は１枚の電極で
構成されることが多く、そのため基板に対向する部分（
電極）が負電位を有する。

例えば第３図（Ａ）は、イオンビーム輸送による膜形成
やイオンビームエツチングを行う装置の例であり、真空
容器２内にホルダ４に取り付けて基板６を収納しており
、当該基板６に向けてイオン源８を配置している。

イオン源８は、正電位にされるプラズマ生成容器１０、
負電位にされる多孔の引出し電極１２、絶縁物１４等を
備えており、プラズマ生成容器１０内に生成されたプラ
ズマ（図示省略）中から引出し電極１２を通して低エネ
ルギーのイオンビーム１６が引き出され、これが基板６
に輸送され、それによって基板６に対して膜形成やエツ
チング等が行われる。同図（Ｂ）はその場合の電位分布
の概略を示すが、基板６に対向する部分（即ち引出し電
極１２）が負電位になっている。

第４図は、真空蒸着とイオンビーム輸送の併用によって
膜形成を行う装置の例であり、前述したような真空容器
２内であって基板６の下方に蒸発源２０を更に配置して
いる。

蒸発源２０は、るつぼ２２内に収納した蒸発材２４をこ
の例ではフィラメント２６からの電子ビーム２８によっ
て加熱して蒸気（例えば金属蒸気）３０を発生させるも
のであり、当該蒸気３０の基板６に対する輸送と前述し
たイオンビーム１６の輸送の併用によって、基板６に対
して膜形成が行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような装置いずれにおいても、イオン源８から引
き出されたイオンビーム１６が真空容器２内の残留ガス
と衝突してそこにプラズマ１８が発生する。

ところが第３図（Ｂ）に示すように、基板６（あるいは
ホルダ４）は例えば接地電位であるのに対して、それに
対向する引出し電極１２は前述したように負電位である
ため、上記プラズマ１８中の電子１９が引出し電極１２
と基板６間の電界によって加速され、高速電子となって
基板６に衝突する。

その結果これか、基板６やその表面の膜Ｇこダメージや
加熱等の悪影響を及ぼし、良質の膜形成等が行えなくな
るという問題がある。

また第４図のような装置では更に、蒸発′ａ２０からの
熱電子の一部が基板６の方に放出され、これらの放出電
子３２が基板６に衝突して上記高速電子の場合と同様の
問題を引き起こすとし１う問題もある。蒸発源２０が抵
抗加熱式の場合も？ｆ　？ｒ同様である。

そこでこの発明は、上記のような高速電子の問題を解決
することを第１の目的とし、更に蒸発源からの放出電子
の問題をも解決することを第２の目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１の発明に係るイオンビーム輸送装置は、イオン源と
基板との間に基板と同電位のメッシュ状導体を設け、こ
のメッシュ状導体を通してイオンビームを基板に輸送す
るよう構成したことを特徴とする。

第２の発明に係るイオンビーム輸送装置は、イオン源と
基板との間および蒸発源と基板との間に、基板と同電位
の第１および第２のメツシュ状導体をそれぞれ設け、こ
の第１のメッシュ状導体を通してイオンビームを、第２
のメツシュ状導体を通して蒸気をそれぞれ基板に輸送す
るよう構成したことを特徴とする。

〔作用〕

第１の発明に係るイオンビーム輸送装置においては、基
板とメツシュ状導体間に電位差が無いため、その間で発
生するプラズマ中の電子の基板方向への加速は起こらな
い。従って、高速電子の基板への衝突が防止される。

第２の発明に係るイオンビーム輸送装置においては、第
１のメンシュ状導体による上記のような作用に加えて更
に、第２のメツシュ状導体によって、蒸発源からの放出
電子が基板に達するのが阻止される。

〔実施例〕

第１図（Ａ）は、第１の発明に係るイオンビーム輸送装
置の一実施例を示す概略図であり、（Ｂ）は同装置にお
ける電位分布の概略を示す図である。第３図の装置と同
一または対応する部分にハ同−符号を付し、以下におい
てはそれとの相違点を主に説明する。

この実施例においては、真空容器２のイオン源８用の開
口部にメツシュ状導体３４を取付け、このメツシュ状導
体３４を通してイオン源８からのイオンビーム１６を基
板６に輸送するようにしている。

このメッシュ状導体３４の電位は、基板６と同電位とす
る。従ってメッシュ状導体３４は、図示例のように真空
容器２が接地されている場合、基板６が接地電位のとき
は当該真空容器２に絶縁せずに取り付ければ良く、基板
６が接地電位以外のときは当該真空容器２に絶縁して取
り付ける等して基板６と同電位にすれば良い。

あるいはメッシュ状導体３４は、イオン源８側に、即ち
引出し電極１２のすぐ外側に、メッシュ状電極のような
形で設けても良い。

上記メッシュ状導体３４とイオン源８の引出し電極１２
との間隔は、高速電子の発生を極力減少させるためには
できるだけ小さくする方が好ましく、例えば１ｍｍ〜ｌ
Ｑｍｍ程度にするのが良い。

もっともこの値は、引出し電極１２との間で絶縁破壊を
起こさないようにする関係上、引出し電極１２の負電位
の大きさに依存する。

またメツシュ状導体３４の材料としては、イオン等によ
るスパッタ率の小さいもの、例えばＭｏ、Ｔａ、ステン
レス、カーボン、カーボン繊維等が好ましい。

上記構成によれば、例えば第１図（Ｂ）に示すように、
基板６とメツシュ状導体３４間には電位差が無いため、
真空容器２内でイオンビーム１６が残留ガスと衝突する
ことによって生じるプラズマ１８中の電子が基板６の方
に加速されることは無く、そのため基板６への高速電子
の衝突を防止することができる。

その結果、高速電子によって基板６やその表面の膜がダ
メージを受けたり加熱されたりするのが防止される。特
に、低エネルギーのイオンビーム１６を基板６に輸送し
て堆積させる場合は、プラズマ１８からの高速電子によ
る膜へのダメージが膜質に大きく影響するが、この装置
によればそのような悪影響を排除して良質の膜形成等を
行うことができるようになる。

また、基板６に電子が流入するのが防止されるため、基
板６上でのイオンビーム１６のビーム電流の測定も正確
に行えるようになる。その結果、膜の組成や膜厚等のよ
り正確な制御が可能となる。

また、引出し電極１２の出口近傍、即ちこの例では引出
し電極１２とメツシュ状導体３４間で発生ずるプラズマ
中の電子をメッシュ状導体３４でアース等に逃がしてそ
れがイオン源８側に逆流するのを防止することもできる
ため、そのような逆流電子によってイオン源８の動作が
乱されるのを防止することもできる。

第２図は、第２の発明に係るイオンビーム輸送装置の一
実施例を示す概略図である。

第１図あるいは第４図の装置との相違点を主に説明する
と、この実施例においては、真空容器２のイオン源８用
の開口部に第１の上記のようなメッシュ状導体３４を取
り付けると共に、蒸発源２０と基板６との間に接地され
た第２のメッシュ状導体３６を設け、このメツシュ状導
体３６を通して蒸発源２０からの蒸気３０を基板６に輸
送するようにしている。

このメッシュ状導体３６の電位も、基板６と同電位とす
る。従って例えば、基板６が接地電位の場合は当該メツ
シュ状導体３６は真空容器２に絶縁せずに取付ければ良
い。

またメツシュ状導体３６の材料も、イオン等によるスパ
ッタ率の小さいもの、例えばＭｏ　％　Ｔａ、ステンレ
ス、カーボン、カーボン繊維等が好ましい。

上記構成によれば、メッシュ状導体３４によって、上述
したような基板６への高速電子の衝突防止等の作用効果
を得ることができる。

更にメツシュ状導体３６によって、蒸発源２０から出る
蒸気３０（中性）の進路を妨害すること無く、成膜等に
悪影響を及ぼす、蒸発源２０からの熱電子の一部が基板
６に達するのを阻止することができる。

従って、このような熱電子の衝突によって基板６やその
表面の膜にダメージや加熱等の悪影響が及ぶことも防止
される。

また、基板６上でのイオンビーム１６のビーム電流の測
定もより正確に行えるようになる。

更に、蒸発材２４の突沸によって発生する塊状の蒸発物
をメッシュ状導体３６で阻止することもできるため、当
該塊状の蒸発物が基板６に蒸着するのを防止することも
できる。従ってこの点からもより良質の膜形成等が行え
るようになる。

尚、第２図では第１のメツシュ状導体３４と第２のメツ
シュ状導体３６が互いに別個の場合を例示したが、基板
６が接地されている場合には両者は互いに機械的および
電気的につながっていても良い。

〔発明の効果〕

以上のように第１の発明によれば、基板とメッシュ状導
体間に電位差が無いため、その間で発生するプラズマ中
の電子が高速電子となって基板に衝突するのを防止する
ことができる。

その結果、高速電子によるダメージや加熱等の悪影響が
基板やその表面の膜に及ぶことを防止して、良質の膜形
成等を行うことができるようになる。

また、基板上でのビーム電流の測定も正確に行えるよう
になるため、膜の組成や膜厚の制御等もより正確に行え
るようになる。

一方、第２の発明によれば、第１の発明の効果に加えて
更に、第２のメツシュ状導体によって、蒸発源からの放
出電子が基板に衝突することを防止することもできる。

その結果、より良質の膜形成等を行うことができるよう
になると共に、膜の組成や膜厚の制御等も更に正確に行
えるようになる。

また、第２のメッシュ状導体によって、突沸による塊状
の蒸発物が基板に蒸着するのを防止することもでき、こ
の点からもより良質の膜形成等が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は、第１の発明に係るイオンビーム輸送装
置の一実施例を示す概略図であり、（Ｂ）は同装置にお
ける電位分布の概略を示す図である。第２図は、第２の
発明に係るイオンビーム輸送装置の一実施例を示す概略
図である。第３図（Ａ）は、従来のイオンビーム輸送装
置の一例を示す概略図であり、（Ｅ）は同装置における
電位分布の概略を示す図である。第４図は、従来のイオ
ンビーム輸送装置の他の例を示す概略図である。 ２・・・真空容器、６・・・基板、８・・・イオン源、
１６・・・イオンビーム、２０・・・蒸発源、３０・・
、蒸気、３４．３６・・・メッシュ状導体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器内でイオン源からのイオンビームを基板
   に輸送するよう構成した装置において、イオン源と基板
   との間に基板と同電位のメッシュ状導体を設け、このメ
   ッシュ状導体を通してイオンビームを基板に輸送するよ
   う構成したことを特徴とするイオンビーム輸送装置。
2. （２）真空容器内で基板に対して、イオン源からのイオ
   ンビームおよび蒸発源からの蒸気を輸送するよう構成し
   た装置において、イオン源と基板との間および蒸発源と
   基板との間に、基板と同電位の第１および第２のメッシ
   ュ状導体をそれぞれ設け、この第１のメッシュ状導体を
   通してイオンビームを、第２のメッシュ状導体を通して
   蒸気をそれぞれ基板に輸送するよう構成したことを特徴
   とするイオンビーム輸送装置。