JPS63472A - 真空成膜装置 - 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】 （以下、余白） ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は基板上に膜を形成するための真空成膜装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来、真空蒸着、スパッタ蒸着、イオンブレーティング
などにおいてイオンを使った薄膜形成技術は、比較的低
い温度で薄膜゛形成が可能なため複雑化する製造工程の
中で特に重要視されてきている。イオンを利用する技術
では必要とする反応エネルギーの一部又は大部分を加速
による運動エネルギーやイオンの電荷量の効果で置きか
えている。イオンを利用する場合、プラズマ中で生じた
イオンを直接その領域で利用するプラズマ法と、イオン
源等を用いて発生したイオンを高真空中に引出して利用
するイオンビーム法がある。イオンビーム法において真
空蒸着装置内に補助的なイオン源を設け、蒸着時に金属
イオンや反応性ガスイオンを基板上に同時に照射する方
法やベルジャ内に設けられた蒸発源からの蒸発物質の一
部をイオン化して中性原子とともに膜形成を行う方法な
どの開発はさかんである。ここで補助的にガスをイオン
化する手段としてはタングステンフィラメントを加熱し
て放出される熱電子をそのまま、又はグリッドで加速し
て気体分子に照射する方法が最も代表的で、イオンビー
ムスパッタ装置におけるイオン源やクラスタイオンビー
ム法等においても用いられている。

このタイプの電子発生源は蒸着源から蒸着物質がとぶと
ころの、すぐ近傍でイオン化されるように設置されてい
るのが一般的である。しかし電子発生源がこの位置にあ
ると粒子がイオン化されてから基板に到達するまでにか
なりの距離を飛ぶことになり、この間にお互いのイオン
のもつ電荷によるクーロン力（反発力）のためにビーム
が広がり、収率が悪くなる。従ってイオン化するための
電子源は基板に近いところにあればイオン化された粒子
がより効率よく基板に堆積することになる。しかし前述
のような熱陰極では、電子の放出方向が全方向であるた
めにもし基板に近付けて配置すると基板に直接熱電子が
照射さね、基板温度が不必要に上昇してしまう恐れがあ
る。従って有機膜等低融点のものを成膜したい場合や、
プラスチック等熱の影響をうけやすい基板を用いたい場
合には不都合な点が多い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上述した従来の欠点を解消し、基板への熱輻射
の影響が少なく、かつ収率よく蒸着粒子を堆積すること
のできる真空成膜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） このような目的を達成するために、本発明の真空成膜装
置は、蒸発源と基板支持具と蒸発源から蒸発した粒子を
基板支持具に支持されている基板に到達する前にイオン
化するための電子ビームを発生する固体電子ビーム発生
装置を備えていることを特徴とする。

〔作　用〕

本発明によればイオン化用電子源として固体電子ビーム
発生装置を用い、基板支持台近傍に配置したことにより
、イオン化された粒子が互いに反発してビームが広がる
ことの少ないつまり収率の高い成膜が達成でき、また冷
陰極型電子源であるため、基板への熱輻射がなく、有機
物等の薄膜をイオン化して成膜する場合にも膜質の制御
性がよい。

〔実施例〕

以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に係る真空成膜装置の一実施例の構成を
示す概略図である。図においてＭＥＢは固体電子ビーム
発生装置である。

固体電子ビーム発生装置としては、半導体中に形成され
た異種接合に電界を印加して半導体表面から外部に電子
ビームを放射させる装置が知られており、例えは特公昭
５４−３０２７４号公報、特開昭５４−１１１２７２号
公報（’ＵＳＰ４２５９６７８　）　、特開昭５６−１
５５２９号公報（Ｕ　Ｓ　Ｐ　４３０３９３０　）　、
特開昭５７−３８５２８号公報等に開示されている。第
１図に示す固体電子ビーム発生装置ＭＥＢとしてこれら
の装置を使用できる。固体電子ビーム発生装置は数百、
数十個の電子発生源が一列に、または２次元平面上に並
んだものであるがこれを１ユニツトとするとペルジャー
内にいくつあってもよい。また、蒸着粒子のビームに電
子が照射させるような配置ならばそれぞれのＭＥＢはど
んな配置でもよい。図において、１は加速電極であり、
ＭＥＢから出射された電子を加速する。２は基板であり
、３は基板ホルダーで内部にヒーターを内蔵した構造に
しても無論構わない。４は基板温度をモニターする熱電
対である。５はイオンを基板にむけて加速してひきつけ
るために基板に電位を与えるための電源である。６はシ
ャッター、７は蒸発源、８は蒸発粒子流である。この蒸
発源には抵抗加熱のためのフィラメント、電子ビーム蒸
着用ルツボ、クラスタイオンビーム法に用いられるよう
なルツボ等が使用できる。電子ビームが直進運動して長
い平均自由行程をも″つためにはＩＯ〜Ｉ　Ｏ−６Ｔｏ
ｒｒ以下の真空度が必要であるが、その範囲の圧力で成
膜が可能ならばこれら以外の蒸発源であってもかまわな
い。

本装置において蒸発源の位置を基準点とし、基板表面ま
での距離をし、また、電子ビームが走査している面Ｅま
での距離をｄとすると２ｄ＞Ｌの関係に配置されている
。このように配置することによって、イオン化された蒸
発粒子が互いに反発することが少なく、効率よくイオン
を基板上に堆積することができる。ＭＥＢは半導体から
なる素子であり、電子を放出してもその指向性が強いの
で基板に不必要に照射されることはない、もし電子ビー
ムが広がることがあっても一対の電磁レンズを設ければ
よいので装置全体にとって本質的な問題にはならない。

また、ＭＥＢは小型であるから装置全体の大きさを制限
するＬが従来の電子発生源を用いた場合よりも小さくで
きる。そしてなお２ｄ＞Ｌの条件をみたすようＭＥＢを
基板支持台近傍に配置しても成膜中基板への熱輻射の影
響がない状態が達成できる。

第２図および第３図は固体電子ビーム発生装置の配置例
を示す図である。第２図においては固体電子ビーム発生
装置ＭＥＢは同一平面Ｅ内で蒸発粒子ビーム８を囲む円
周上に複数個配置されており、第３図においては、同一
平面Ｅ内で蒸発粒子ビーム８を挟んで対向して配置され
ている。このように固体電子ビーム発生装置は自由に配
置できる。

（発明の効果） 本発明によれば蒸発物質を蒸発した後イオン化、加速し
て基板上に薄膜を堆積する装置において、イオン化用電
子源として固体電子ビーム発生装置を用い、基板支持台
近傍に配置したことにより、イオン化された粒子が互い
に反発してビームが広がることの少ないつまり収率の高
い成膜が達成でき、また冷陰極型電子源であるため、基
板への熱輻射がなく、有機物等の薄膜をイオン化して成
膜する場合にも膜質の制御性がよい。また小型の電子源
であるため、真空槽の必要最低限の大きさがより小さく
なり、真空容器製造上のコスト低減、または排気時間の
短縮が可能であるという副次的効果もあわせて達成でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る、一実施例の構成を示す概要図、 第２図、第３図はそれぞれ固体電子ビーム発生製蓋の配
置例を示す図である。 １・・・加速電極、 ２・・・基板、 ３・・・基板ホルダ１ ．４・・・熱電対、 ５・・・電源、 ６・・・シャッタ、 ７・・・蒸発源、 ８・・・蒸発粒子、 ＭＥＢ・・・固体電子ビーム発生装置。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）蒸発源と、基板支持具と、前記蒸発源から蒸発し
   た粒子が前記基板支持具に支持されている基板に到達す
   る前に該粒子をイオン化するための電子ビームを発生す
   る固体電子ビーム発生装置を備えていることを特徴とす
   る真空成膜装置。
2. （２）前記蒸発源から前記基板までの距離および前記固
   体電子ビーム発生装置から発生された電子ビームの飛行
   面までの距離をそれぞれＬおよびｄとした時２ｄ＞Ｌと
   なるように前記固体電子ビーム発生装置が配置されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の真空成
   膜装置。