[发明专利]蒸镀装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用等离子体的蒸镀装置。

背景技术

作为利用离子的真空蒸镀法，有在真空室中产生等离子体并抽取离子的方法，也有避免产生等离子体的方法。前者是所谓的离子镀方法，后者是所谓的簇离子辐射方法。

首先，将参考图6说明用于等离子体产生的蒸发装置。

在真空室12内布置包含蒸发材料14的开放型蒸发源(坩埚或蒸发皿)11。用于供应等离子体产生气体的气体供应部分122和用于产生电离效应的高频线圈131布置在真空室12中，以在其中形成等离子体状态。用于固定连接蒸镀基板133的基板支持体132布置在真空室12的上部。

通常，氩气用作辅助气体来供应。控制氩气的供应量。不需要的气体通过排气口121从真空室12排出。合适量的氩气保留在真空室12中。

高频电源152连接到高频线圈131，以施加适于产生等离子体的频率和电压。

直流电源151连接到蒸发源11和基板133、基板支持体132。直流电源的负电压施加至基板133和基板支持体132。

真空室12一旦被抽空到高真空状态后，等离子体产生气体通过气体供应部分122引入真空室。真空度减小至容易产生等离子体的压力程度(大致到10^-1Pa的水平)。在该状态下，当高频电压施加至高频线圈131时，等离子体产生气体通过辉光放电产生等离子体，并且该等离子体经等离子体产生区域142扩散。

当在开放型的蒸发源11中蒸发材料14被加热并蒸发时，在真空室12中蒸发气体(蒸气)产生并在蒸发源11之上扩散(大致在线141之上)。扩散的蒸气在等离子体产生区域142中碰撞等离子体产生气体的电子和自由基(电离原子)，由此转化成正离子。将得到的蒸气向施加负电压的基板支持体引导并加速得到的蒸气，并辐照到基板133上，以形成沉积膜。将中性状态的蒸气与电离蒸气一起辐照到基板133上以形成沉积膜。

用上述方法的蒸镀中，蒸发材料与基板的附着度远强于常规蒸镀中的，并且甚至对于复杂形状也可以获得与基板更好的粘合状态。基板上蒸发材料的改善的附着度是由等离子体产生气体中离子的基板表面清洗作用和蒸发材料的加速离子辐照带来的。此外，优异的附着性能是由充填在基板附近的与等离子体产生气体混合的蒸气带来的。

蒸气与等离子体产生气体混合的状态是指小的蒸气分子平均自由程。由于蒸气分子的飞散，蒸气到基板的到达因子变得相当小。因此，蒸发材料的利用效率被迫降低。从蒸气运动状态来看，取决于热能并平行于基板前进的蒸气运动由于与等离子体产生气体碰撞而分散，并丧失平移性能。离子镀中，等离子体产生气体需要利用离子力。等离子体产生气体有助于改善附着度和附着强度，但是蒸发材料的利用效率减小了。因此，难以提高蒸发速率。因此，该方法中，重要的是，即使尽可能地减少等离子体产生气体的量也可以产生等离子体。具有大能量电离作用的高频电场被用作等离子体产生装置。

用作等离子体产生气体的氩气是昂贵的，并且通过离子镀形成沉积膜是高成本的，相关联地，蒸镀速率也慢。  因此，难以提高蒸镀的生产量。

接下来，将参考图7说明可以避免产生等离子体的簇离子束蒸发(例如，参考专利文献1)。

在真空室22中布置其中装入蒸发材料24的密封蒸发源21、所述密封蒸发源附近的用于热电子发射的灯丝231、用于抽取热电子的栅极(抽取电极)232、位于所述灯丝和基板之间的加速电极233以及用于将基板235固定在加速电极上的基板支持体234。

直流电源252连接在密封蒸发源21和基板235(基板支持体234)之间，负电压施加至基板235和基板支持体234。直流电源251连接在灯丝231和栅极232之间，同时直流电源252连接在栅极232和加速电极233之间。加速电极233与基板235和基板支持体234是等电位的。

密封蒸发源21中的蒸发材料23通过加热变为蒸发的气体(蒸气)241。然而，开口(喷嘴)211非常小，密封蒸发源21中蒸气产生热扰动运动，由此提高其蒸气压。蒸发源21中的蒸气压随加热温度增加。然而，当例如加热铜(Cu)至1600℃或更高时，蒸发源21中蒸气压上升至约1.33×10²Pa。当真空室22中的真空度是1.33×10²Pa时，密封蒸发源21中的压力变为外部压力的10⁵倍，使得蒸气从开口211以非常高的速度喷出。