JPH04301072A - イオンクラスタービーム蒸着方法および装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸着物質の粒子をクラ
スター化した後にイオン化し、運動エネルギーを付加し
て加速し、基板に蒸着物質の薄膜を蒸着する方法および
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオンクラスタービーム蒸着方法は、蒸
着粒子をクラスター化した後イオン化し、さらに数ｅＶ
〜数百ｅＶの運動エネルギーを付加し、基板に蒸着する
技術である。イオン化した蒸着粒子の効果で結晶性その
他の特性のすぐれた膜を得ることができる。

【０００３】蒸着粒子をクラスター化する方法は、図４
に示すように、るつぼ１中の常温で固体状の物質２を加
熱により蒸気化し、この蒸気３をノズル４を通して真空
中に噴射させ、ノズル通過の際の断熱膨張にもとづく過
冷却現象を利用するものである。断熱膨張によって、約
１００〜２０００個の原子が互いに緩く結合したクラス
ターが生成する。

【０００４】るつぼの加熱は防熱型ヒーターを用いるか
、または電子線衝撃によって行う。るつぼの材質は蒸着
物質と反応せず、蒸着物質の融点より高い融点を有する
ものが選ばれる。しかしながら、電子衝撃加熱の場合に
は、カーボン等の導電性のあるるつぼを用いなければな
らない。また、るつぼ内で蒸着物質は完全に溶融状態に
あるので、るつぼとの反応は程度の差はあるものの必ず
起る。

【０００５】前述のように、イオンクラスタービーム蒸
着方法では、るつぼと蒸着物質との反応が少なく、かつ
、融点の差の大きい蒸着物質とるつぼとの組合せが選ば
れる。そのため、本方法で得られる膜の種類は制限を受
け、あらゆる種類の膜を得られるわけではない。このこ
とが、イオンクラスタービーム法が特性のすぐれた膜を
成長させる方法として広く認められているにもかかわら
ず、一部への応用のみがなされ、広く工業化されていな
いことの一因となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】蒸着物質の加熱手段と
して、レーザーを用いて、蒸着物質の反応を抑制するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のイオンクラスタ
ービーム蒸着方法は、蒸着物質の粒子をクラスター化し
た後にイオン化し、運動エネルギーを付加して加速し、
基板に該蒸着物質の薄膜を蒸着する蒸着方法において、
前記蒸着物質を局所的に溶融した状態で、該蒸着物質の
粒子を噴射させ、基板に該蒸着物質の薄膜を蒸着する手
段によって、上記課題を解決している。

【０００８】上記方法を実施する本発明の装置は、蒸着
物質の粒子をクラスター化した後にイオン化し、運動エ
ネルギーを付加して加速し、基板に前記蒸着物質を蒸着
するイオンクラスタービーム蒸着装置において、前記イ
オンクラスタービームの発生源としてレーザー光源を用
いることによって、上記課題を解決している。

【０００９】前記レーザー光源と前記蒸着物質の溶融部
分との間に、レーザーの照射停止と同期してレーザーの
光路を遮蔽する遮蔽物を設けることが好ましい。

【００１０】

【作用】レーザービームを蒸着用ノズルまたは別にるつ
ぼにあけた穴より照射し、るつぼ内の蒸着物質を局所的
に溶融させ蒸発させる。これにより、蒸着物質はるつぼ
と反応することはなく、蒸着物質を自由に選択できる。 また、ヒータを使用しないので、ヒータからの蒸発粒子
による汚染も防ぐことができる。電子衝撃でるつぼを加
熱する場合、るつぼのまわりに電場が形成され、ノズル
出口でクラスターをイオン化するための電場を乱すこと
があるが、このようなこともレーザーを用いる加熱では
避けることができる。

【００１１】

【実施例】本発明の方法および装置の実施例について、
図１−３を参照して説明する。

【００１２】本発明の方法および装置は、蒸着物質２の
粒子をクラスター化した後にイオン化し、運動エネルギ
ーを付加して加速し、基板に該蒸着物質の薄膜を蒸着す
る蒸着方法および装置において、前記蒸着物質２を局所
的に溶融した状態２１で、蒸着物質の粒子２２を噴射さ
せ、基板５に該蒸着物質の薄膜を蒸着し、また、イオン
クラスタービームの発生源としてレーザー光源６を用い
ることを特徴とする。図１，３に示すように、レーザー
光源６と蒸着物質２の溶融部分２１との間に、レーザー
の照射停止と同期してレーザー６１の光路を遮蔽する遮
蔽物７を設けることが好ましい。

【００１３】本発明でるつぼ１内の蒸着物質２を蒸発さ
せるのにレーザー光源６からのレーザーを用いる。レー
ザー６１をるつぼ１に導入する方法を以下に示す。

【００１４】■　　ノズルを通してレーザーを導入する
方法図１に示すように、ノズル４をレーザー６１の入射
口として使う。このとき、基板５にあけた穴５１を通っ
て蒸着物質２の粒子２２がレーザー出射孔のレンズに堆
積する。これを避けるためにレーザー光源６の前にパル
スレーザー６１に同期させたシャッター７を置く。この
ようにすれば、出射孔レンズが汚れることがなくなる。 シャッター７は慣用の駆動機構８によって作動される。

【００１５】■　　ノズルと別の位置に穴をあけレーザ
ーを導入する方法図２に示すように、るつぼ１の横に穴
１１をあけ、レーザー６１を導入する。この穴１１を細
く長くすることによってるつぼ１内の蒸着物質２は主に
ノズル４から出て行くので、レーザー光源６の出射孔の
レンズが汚れることはない。このときも、図３に示すよ
うにシャッター７を設けることが好ましい。

【００１６】以上のように■■いずれの場合も蒸着物質
２とるつぼ１とが反応することなく、安定にイオンクラ
スタービームを得ることができる。

【００１７】次に、本発明の具体的実施例について説明
する。

【００１８】［具体例１］鉄（Ｆｅ）を表１の条件で図
１の配置でレーザー照射し、イオンクラスタービームを
発生させ、ガラス基板上に蒸着させた。得られたＦｅ薄
膜の組成を表２に示す。従来法で、アルミおよびカーボ
ンるつぼを使用した場合のＦｅ薄膜組成を表３に示す。

【００１９】これからわかるように、本発明によって純
度の高い薄膜を得ることができる。なお、従来法の薄膜
で検出されたタングステン（Ｗ）は、フィラメントから
のものによる。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】（２次イオン質量分析計（ＳＩＭＳ）にて
測定）

【００２３】

【表３】

【００２４】（測定法は表２と同じ） ［具体例２］Ｆｅを、表１のレーザー照射条件で、図２
の配置でガラス基板上に蒸着させた。薄膜の組成を表４
に示す。

【００２５】

【表４】

【００２６】［具体例３］Ｆｅを、表１のレーザー照射
条件で、図３の配置でガラス基板上に蒸着させた。薄膜
の組成を表５に示す。

【００２７】

【表５】

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、高純度の薄膜をイオン
クラスタービーム法で得ることが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する装置の概略説明図であ
る。

【図２】本発明の方法を実施する別の装置の概略説明図
である。

【図３】本発明の方法を実施するさらに別の装置の概略
説明図である。

【図４】従来の方法を実施する装置の概略説明図である
。

【符号の説明】

１：るつぼ、２：蒸着物質、３：蒸気、４：ノズル、６
：レーザー光源、７：シャッター（遮蔽物）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　蒸着物質の粒子をクラスター化した後
   にイオン化し、運動エネルギーを付加して加速し、基板
   に該蒸着物質の薄膜を蒸着する蒸着方法において、前記
   蒸着物質を局所的に溶融した状態で、該蒸着物質の粒子
   を噴射させ、基板に該蒸着物質の薄膜を蒸着する蒸着方
   法。
2. 【請求項２】　　蒸着物質の粒子をクラスター化した後
   にイオン化し、運動エネルギーを付加して加速し、基板
   に前記蒸着物質を蒸着するイオンクラスタービーム蒸着
   装置において、前記イオンクラスタービームの発生源と
   してレーザー光源を用いることを特徴とするイオンクラ
   スタービーム蒸着装置。
3. 【請求項３】　　前記レーザー光源と前記蒸着物質の溶
   融部分との間に、レーザーの照射停止と同期してレーザ
   ーの光路を遮蔽する遮蔽物を設けたことを特徴とする請
   求項２記載の装置。