JPH06264228A

JPH06264228A - 高純度複合膜製造装置

Info

Publication number: JPH06264228A
Application number: JP8010593A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Ishikawa; 年明石川
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1993-03-15
Filing date: 1993-03-15
Publication date: 1994-09-20

Abstract

(57)【要約】【目的】不純物を含む複数種類の原料からそれぞれ１
種類の物質のみを選択的に分離して収集し、高度の精製
を行うとともに高純度の複合膜を製造する装置を提供す
る。【構成】複数の蒸発装置、蒸発装置から蒸発された特
定の物質のみに対して、その基底準位、準安定準位又は
これらの双方の準位から中間エネルギー準位の１つに遷
移させる第１の輻射エネルギー照射手段と、その中間エ
ネルギー準位からさらに上の中間準位又はイオン化準位
に遷移させる第２の輻射エネルギー照射手段、複数の蒸
発装置の間を移動可能に設定され、内部に捕集基板が配
置されたイオン捕集装置とを有する高純度複合膜製造装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光や電磁波の輻射エネ
ルギー、さらに詳しくはレーザー光を利用した原子、分
子の高純度複合膜製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信、半導体技術などの発展、及びエ
ネルギー問題、環境問題に関連して光学結晶、化合物半
導体、ＵＬＳＩ関連材料、核融合炉材料、触媒開発等に
おいて超高純度化技術の発展が望まれている。従来、特
定物質の高純度化を行う場合、化学的分離方法が用いら
れてきた。化学的分離方法には、溶媒抽出法、ゾーン精
製法、電解法、蒸留法、結晶法、膜法、起泡分離法等が
あるが、高度の精製のためには、その中でも溶媒抽出
法、イオン交換法、ゾーン精製法等の分配法と呼ばれる
物質の異相平衡における分配係数の違いを利用した分離
法が有力な方法として用いられてきた。

【０００３】一方、高純度化の技術とは異なるが、複数
種類の同位元素の中から１種類の同位元素を分離する同
位元素分離の技術では、レーザー光の波長選択性を利用
して気体状態にある原子を励起し、イオン化して、その
後電磁気的手法により、目的の同位元素を分離し、収集
する原子法と呼ばれるものがある（特公昭５８−５０９
２号）。また、複合膜作製方法には、半導体薄膜、光学
薄膜、超伝導材料開発などの分野において、多数個のツ
ルボを備えた１台の蒸発源又は多数台の蒸発源を真空容
器中に設置し、多種類の原料を蒸発させて、基板上に該
蒸発原料を積層させて複合膜を作製する、ＭＢＥ装置や
蒸着装置などを使用する方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
従来の高純度化の分離方法では、以下の理由により、現
状で得られている純度以上の高純度化を行うことは容易
ではない。即ち、（１）原料中に含まれている特定の不純物には適用でき
るが、原料中に含まれている他の不純物については別の
工夫が必要であるため、原料中に含有されているすべて
の不純物に対して適用できず、特定の物質を高純度に精
製するためには、要求に応じて、また目的に応じての工
夫が必要である。（２）高純度化する物質が常に溶媒と接しているので溶
媒そのものからの汚染が起こる。からである。

【０００５】他方、前記の原子法と呼ばれる同位元素の
分離技術は、複数台のレーザー発生装置よりレーザーパ
ルスを照射し、１段階の励起を行って同位元素の分離を
行うものである。しかし、この技術は、イオン化準位の
高い原子も含めた一般の場合を考慮すると、１段階の励
起過程のみでイオン化を行わせた場合、紫外領域あるい
はＸ線領域の短波長領域において使用可能な波長可変レ
ーザーを要する。現在はかような波長可変レーザーを入
手できず、仮に入手可能であったとしてもイオン化収率
改善の点で問題がある。すなわち、エネルギー準位の差
に一致しない振動数を持ったレーザー光による多光子吸
収励起は、エネルギー差に一致したレーザー光による多
段階励起よりも効率が悪い。これを改善するための多段
階励起に対応する方式になっていないからである。

【０００６】さらに、前記同位元素の分離方法において
は、前記分離室中にイオン回収板をそのままの状態で直
接設置し、これに分離されたイオンを回収しようとする
ものであるが、その分離方法では、真空反応容器中に背
圧として浮遊している不純物気体からの汚染を容易に受
けることになる。一方、上記の複合膜作製方法について
は、ツルボ中の原料を加熱、蒸発させた後、高純度化の
ための加工を施さずに原料の純度のままの状態で基板上
に複合膜を積層させるものであるので、原料が既にもっ
ている純度で決まる機能をもった複合膜しか作製できな
い。

【０００７】したがって、本発明の目的は、通常純度の
多種類の原料を使用して、基板上に複合膜を形成する装
置において、基板に原料が積層される前に、原料の高純
度化を行いながら同時に複合膜を作製することによって
複合膜の純度を改善する高純度複合膜製造装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、不純物を含む
原料を蒸発させる複数の蒸発装置、蒸発された２種以上
の原子又は分子に輻射エネルギーを照射する第１及び第
２の２つの輻射エネルギー発生装置、イオン捕集装置を
有し、第１の輻射エネルギー発生装置は、蒸発された１
種の原子又は分子の物質のみに対してその基底準位、準
安定準位、又はこれら双方の準位から中間エネルギー準
位の１つに遷移させる振動数の輻射エネルギーを照射す
る手段を有し、第２の輻射エネルギー発生装置は、該中
間エネルギー準位に励起された物質をさらに上の中間準
位又はイオン化準位に遷移させる振動数の輻射エネルギ
ーを照射する手段を有し、該イオン捕集装置は、複数の
蒸発装置間を移動可能に設置され、電界により偏向され
て分離されたイオンを捕集するための捕集基板を内部に
設けられていることを特徴とする高純度複合膜製造装置
である。イオン捕集装置は、イオン化した高純度物質を
捕集する捕集基板が分離室中を背圧として浮遊している
雰囲気物質によって付着汚染されるのを防ぐため、捕集
基板を囲い、該捕集基板を内部に設置できる捕集室を持
つ。さらに、イオン化した目的とする原料又は不純物の
原子又は分子を電界により偏向して不純物又は原料から
分離するイオン偏向装置と、捕集室に迷い込んできた雰
囲気物質を該捕集室の外部に排気するための排気装置と
を有する。前記イオン捕集装置を積載し、それを高純度
複合膜製造装置内に設置された複数台の前記蒸発源より
発生された多種類の原子ビームの間を移動させることに
よって、輻射エネルギーの照射によりイオン化された高
純度原子を、イオン捕集装置内の捕集基板上に、多種類
の原子がそれぞれ層を成して形成された多層の複合膜、
又は多種類の原子が混合し化合した複合膜を生成させる
ことができる。イオン捕集装置を移動させることなく、
多種類の原料を充填した多数個のルツボを回転移動させ
ることによって、多種類の原子ビームを発生させること
ができる１台の蒸発源を使用し、上記複合膜を作製する
ことも可能である。

【０００９】

【作用】図面を参照して、本発明を説明する。図１は、
複合膜の１成分としてＡｇを用いた場合、本発明の原理
を説明するためのＡｇのエネルギー準位を示す準位図で
ある。図２は、複合膜の他の成分としてＮｉを用いた場
合のＮｉのエネルギー準位を示す準位図である。図３は
本発明の高純度複合膜製造装置におけるイオン捕集装置
と基板出入室の概略図である。図４は、本発明の高純度
複合膜製造装置の高純度のイオン捕集装置と直線ステー
ジと蒸発源の概略図である。図５は、本発明の高純度複
合膜製造装置の高純度イオン捕集装置とルツボ回転式の
３連型蒸発源と基板入出室の概略図である。

【００１０】最初に図１を参照して、複合膜の１成分と
してＡｇを例にとり、本発明の原理を説明する。図１で
示すように、Ａｇのエネルギー準位図では、基底状態4d
¹⁰5s²Ｓ_1/2から３．６ｅＶ上方に第１励起状態5p²Ｐ⁰
_1/2があり、このＡｇ固有の中間励起状態へ、第１段階
励起過程としてＡｇのみを選別するために選択的励起を
行う。基底状態から７．２位Ｖ上方に、第２段階励起過
程として選択的励起を行う、さらにエネルギー準位の高
いＡｇ固有の中間励起状態8d²Ｄ_3/2がある。本発明で
は、第１励起状態と基底状態との準位のエネルギー差に
相当する波長（λ＝３３８ｎｍ）を持つレーザー光（輻
射エネルギー）を蒸発させて原子ビームとして分離室
（図３を参照して後述する）に導入されたＡｇ原子に照
射して、Γ₁で示すように、Ａｇ原子を基底状態から第
１励起状態に選択的に励起する。後述する実施例で使用
するレーザー光のエネルギー幅は０．３ｃｍ^-1と非常に
狭いので、他の原子を励起することなくＡｇのみを選択
的に励起することができる。

【００１１】次に、中間励起状態である第１励起状態に
励起されたＡｇ原子を、Γ₂で示すように、第２段階励
起過程によりさらに上方の第２の中間励起状態に選択的
に励起する。第２の中間励起状態と第１励起状態（第１
の中間励起状態）との準位のエネルギー差に相当する波
長（λ₂＝３５１ｎｍ）を持つレーザー光をＡｇ原子ビ
ームに照射してＡｇを第２の中間励起状態に励起する。
さらに第２の中間励起状態に励起されたＡｇ原子はλ₁
又はλ₂の波長のレーザー光を吸収してイオン化準位の
領域に励起する。

【００１２】次に、このようにイオン化したＡｇ原子を
原子ビーム中に含まれている不純物と分離するために、
任意の適当な偏向装置、例えば、電界発生装置により、
偏向して捕集板に集める。

【００１３】次に、図２を参照して、複合膜の他の成分
であるＮｉを例にとり、本発明の原理を説明する。図２
で示すように、Ｎｉのエネルギー準位図では、基底状態
3d⁸4s² ａ³Ｆ₃から０．０２５ｅＶ上方に準安定状態
3d⁹4s ａ³Ｄ₃があり、また、基底状態から３．６ｅＶ
上方に第１段階励起過程として選択的励起を行う第１の
中間励起状態4pz³Ｆ⁰ ₃があり、さらに、基底状態から
６．１ｅＶ上方に第２段階励起過程として選択的励起を
行うさらにエネルギー準位の高い第２の中間励起状態4d
ｅ³Ｆ₄がある。本発明では、効率よく励起を行わせる
ため、図２に示したように、基底状態より室温の熱エネ
ルギー程度上方にあり、大きな状態分布を持つと考えら
れる上記の準安定状態からの２段階励起過程による選択
的励起を行う。第１段階励起過程として第１の中間励起
状態と準安定状態との準位のエネルギー差に相当する波
長（λ₁＝３４３ｎｍ）を持つレーザー光（輻射エネル
ギー）を、蒸発させて原子ビームとして分離室（図３を
参照して後述する）に導入されたＮｉ原子に照射して、
Γ1 で示すように、Ｎｉ原子を基底状態から第１の中間
励起状態に励起する。後述の実施例で示すように使用す
るレーザー光のエネルギー幅は０．３ｃｍ^-1と非常に狭
いので、他の原子を励起することなくＮｉのみを選択的
に励起することができる。

【００１４】次に、第１の中間励起状態に励起されたＮ
ｉ原子を、Γ2 で示すように、第２段階励起過程により
さらに上方の中間励起状態に選択的励起する。第２の中
間励起状態と第１の中間励起状態との準位のエネルギー
差に相当する波長（λ2 ＝５００ｎｍ）を持つレーザー
光をＮｉ原子ビームに照射してＮｉを第２の中間励起状
態に励起する。さらに第２の中間励起状態に励起された
Ｎｉ原子はλ1 又はλ2 の波長のレーザー光を吸収して
イオン化準位の領域に励起される。次に、このようにイ
オン化したＮｉ原子を原子ビーム中に含まれている不純
物と分離するために、任意の適当な偏向装置、例えば、
電界発生装置により、偏向して捕集板に集める。

【００１５】

【実施例】本発明を実施例に基づき説明する。図３は、
本発明の高純度複合膜製造装置の一例である。高純度複
合膜製造装置１０は、蒸発源２０、イオン除去装置１
５、ビームコリメータ１６ａ、１６ｂ、遮蔽板１７、分
離室１９、高純度イオン捕集装置３０（排気装置１１、
捕集室１２、イオン偏向装置１３より成る）、基板出入
室２１、レーザー光発生装置（輻射エネルギー発生装
置）（図示せず）を有する。

【００１６】蒸発源２０は、ルツボ１内の原料を高速電
子ビーム照射により加熱蒸発させる電子ビーム加熱型蒸
発源である。電子ビームは、蒸発源２０の側面下部に設
置された赤熱したタングステンフィラメント１０１から
の熱電子をアノード電圧で加速することによって形成さ
れ、電子ビーム出射方向に垂直に掛けられた磁界１０２
により２７０度偏向されて、真空中に露出しているルツ
ボ中の金属を衝撃し、金属を加熱する。なお、図中の１
０１はフィラメント加熱ケーブル、１０２は蒸発源水冷
パイプ、１０３はフィラメントアセンブリである。

【００１７】ビームコリメータ１６ａ、１６ｂは、例え
ば、適当な幅のスリットを持つ２つの板（１６ａ、１６
ｂ）を適当な間隔をおいて配置して構成されたものであ
り、蒸発源２０から上方に向かう原子ビームを平行ビー
ムとするためのものである。イオン除去装置１５は、原
料を加熱、蒸発させた時に発生したイオンを電界により
その進行方向を曲げ、分離室１９中に入る方向から逸せ
るためのものである。遮蔽板１７は、適当な幅のスリッ
トを持つ板によって形成され、分離室１９中に入る方向
に向かわない原子ビームを分離室１９から遮蔽するため
のものである。

【００１８】分離室１９は、その内部に到達した原子ビ
ームにレーザー光を照射して励起し、イオン化し、イオ
ン化した原子だけを偏向して捕集するためのものであ
る。このため、分離室１９には、イオンを偏向、捕集す
るための高純度イオン捕集装置３０及び、レーザー光照
射部１４が設けられている。

【００１９】レーザー光照射部１４は、前述のレーザー
光発生装置より発生されたパルスレーザー光が照射され
る位置を示すものである。レーザー光発生装置は、第１
の輻射エネルギー発生装置と第２の輻射エネルギー発生
装置を有する。第１の輻射エネルギー発生装置は、基底
準位又は準安定準位又はこれらの両方の準位から中間エ
ネルギー準位の１つに遷移させるために少なくとも一種
類の振動数の輻射エネルギーを照射して、前記不純物を
含む原料の中から１種類の原料物質又は不純物物質のみ
を中間エネルギー準位の１つに遷移させるための輻射エ
ネルギーを発生させるものである。輻射エネルギーの振
動数は、他の不純物又は原料物質を励起させないで目的
とする前記１種類の原料物質又は不純物物質の基底準位
又は準安定準位、ないしはこれらの両方の準位から中間
準位の１つとのエネルギー差に対応する少なくとも１つ
の振動数に一致するように選ばれる。

【００２０】第２の輻射エネルギー発生装置は、前記中
間エネルギー準位の１つに励起された前記１種類の原料
物質又は不純物物質がその中間準位にある間に、他の不
純物物質又は原料物質を励起させないで、前記振動数と
同一又は異なる少なくとも１つの振動数を持つ輻射エネ
ルギーを照射して、目的とする特定の物質を前記中間エ
ネルギー準位からさらに上の中間準位又はイオン化準位
に遷移させるための輻射エネルギーを発生するものであ
る。輻射エネルギーはいずれもレーザーパルスが用いら
れることが望ましい。

【００２１】上記両者の輻射エネルギー発生装置は、い
ずれも、例えば、コントローラ、エキシマレーザー、色
素レーザーで構成され、エキシマレーザーはコントロー
ラからの波長、位相を制御された信号によってレーザー
発信を行い、色素レーザーはそれに同期してレーザーパ
ルスを発生する。第１及び第２の輻射エネルギー発生装
置は、それぞれ、それらから発生されるパルスレーザー
の波長、位相差が制御可能なものであり、いずれもレー
ザー光照射部１４に照射される。図３においては、紙面
の垂直方向において照射される。

【００２２】イオン偏向装置１３は、複数の捕集電極板
１３１を有し、この捕集電極板１３１に直流電圧をかけ
ることによってイオン化した原子が偏向され、捕集室１
２の中に設置された捕集板（図示せず）に捕集されてい
る。捕集室１２は、背圧として浮遊している不純物を含
む雰囲気原子からの付着汚染を防ぐために捕集板を保護
するためのものであり、捕集室にはさらに排気装置１１
が取り付けられていて、捕集室１２に迷い込んで来た雰
囲気原子を捕集室１２の外に排気する。

【００２３】基板出入室２１は、基板を取り付けた基板
ホルダーを大気中から出し入れするためのものであり、
基板搬送棒２２を操作（左右に移動）することによっ
て、高純度イオン捕集装置３０を大気に曝すことなく、
基板を高純度イオン捕集装置３０へ送ることができる。
シャッター２３は、基板出入室２１と分離室１９とを間
を開閉するためのものであり、捕集室１２にある基板を
取り出す場合は、シャッター２３を開き、基板搬送棒２
２の先端によって基板を捕捉した後、基板出入室２１ま
で引き出し、シャッター２３を閉じる。かように、高純
度雰囲気のもとで基板を大気中へ取り出すことを容易に
行わせ、薄膜を形成した基板が大気で汚染されるのを防
ぐと同時に、分離室１９を大気圧に戻すことなく基板を
取り出せるので、基板への薄膜形成回数を増加させ、効
率を向上させるためのものである。

【００２４】レーザー照射部１４では、原子ビームを励
起し、イオン化するためのレーザー光（励起し、イオン
化できるような前述の振動数を持つレーザー光）が照射
される。また、分離室１９には、捕集電極板１３１の上
方に、中性原子（イオン化されなかった原料原子）を捕
集するための中性原子捕集板１８が設けられている。

【００２５】次に、図４を参照して、本発明の高純度複
合膜製造装置において直進ステージを使用する場合を説
明する。直進ステージを使用する場合の主要な部分とし
て、蒸発源２０ａ、２０ｂ、直進ステージ５０、高純度
イオン捕集装置（図示せず）、基板出入室２１を有す
る。蒸発源２０ａ、２０ｂは、１台につき、１個のツル
ボを有する高出力型式のものである。２種類の原料によ
る高純度複合膜作製の例として２台の蒸発源２０ａと２
０ｂを設置した場合を示した。

【００２６】直進ステージ５０は、台が平行に並べて遮
蔽板１７の上に配置され、その台上に取り付け台５４が
移動可能に設けられている。高純度イオン捕集装置は取
り付け台５４に設置される。取り付け台５４は真空中に
設置されたモーターで駆動され、この移動機構によって
高純度イオン捕集装置は蒸発源２０ａと２０ｂとの間を
往復し、輻射エネルギー照射によって選択的光イオン化
した高純度イオンを集積し、２種類の高純度化された原
子がそれぞれ層を成して積層された２層の又は繰り返し
積層された多層の複合膜を高純度イオン捕集室内の基板
上に形成する。

【００２７】原子ビームに照射される輻射エネルギーの
振動数は高純度イオン捕集装置の直進ステージ５０上の
位置に応じて速やかに変えられる。高純度イオン捕集装
置が蒸発源２０ａの位置にあるときは蒸発源２０ａに充
填された原料を選択的光イオン化するような振動数の組
合せに設置され、一方、蒸発源２０ｂの位置にあるとき
は蒸発源２０ｂに充填された原料を選択的光イオン化す
るような振動数の組合せに速やかに変更される。

【００２８】次に、図５を参照して、本発明の高純度複
合膜製造装置において、ルツボ回転式の多連型（図５に
は３連型を示す）蒸発源を使用する場合を説明する。図
中、５１は回転導入ハンドル、５２は回転シャフト、５
３はルツボ回転式３連型蒸発源を示す。図中の他の符号
は図３、４と同じである。ルツボ回転式３連型蒸発源５
３は、３個のルツボ１が同心円上に配置され、３個のル
ツボ中にそれぞれ異なる種類の原料を充填することによ
って、３種類の原子ビームを発生することができる。原
子ビームの種類の変更は、回転導入ハンドル５１を回す
ことによって回転力を回転シャフトへ伝達し、ルツボの
位置が回転することによって他の原料の入ったルツボが
蒸発源上に移動される。そして、ルツボ内の原料が加熱
蒸発され、それが電子ビーム照射位置へ移動する。この
場合、ルツボが移動するだけなので、輻射エネルギーの
光軸調整などは全く不要であり、ルツボの回転移動に伴
って、輻射エネルギーの振動数のみを変化させるだけで
よい。また、この場合、高純度イオン捕集装置も移動さ
せる必要がない。

【００２９】次に、前述のように（特に図４に示したよ
うに）構成した本発明の高純度複合膜作製装置を用いた
実施例を説明する。不純物を含む３ＮのＡｇを高純度複
合膜製造装置中の一方の蒸発源に充填し、それを加熱蒸
発されて原子ビームを発生させた。この原子ビームにエ
キシマレーーザー励起色素レーザー２台から出射された
パルスレーザー光を照射し、前記２段階励起過程とそれ
に続くイオン化により原子ビーム中の目的とするＡｇ原
子のみをイオン化した。原子ビームとパルスレーザー光
とによって作られる平面に対して垂直方向に高純度イオ
ン捕集装置を移動させ、原子ビームのパルスレーザー光
照射領域で選択的光イオン化した高純度イオンを、図３
に示した１組のイオン偏向電極に電界をかけることによ
ってイオン捕集部へ導き入れた。イオン捕集室の中にイ
オン捕集用基板が設置してあり、この基板上に高純度イ
オンが積層される。このとき捕集用基板は捕集室に囲ま
れているので、不純物を含む蒸発した金属が基板に付着
するのを防ぐことができる。さらに捕集室に迷い込んで
来た不純物を含む蒸発金属は捕集室に取り付けられた真
空ポンプにより捕集室外へ排気される。原子ビームを発
生させている場合の分離室及び捕集室の真空度を電離真
空計により測定するとそれぞれ１０^-5Torr及び１０^-7To
rrであった。上記パルスレーザー光の断面をビームエキ
スパンダーで約６ｃｍ²に拡大し、繰り返し周波数１０
０Ｈｚで上記不純物を含む３ＮのＡｇの原子ビームを照
射した。この選択的光イオン化により発生した高純度Ａ
ｇイオンをイオン捕集室中のＳｉ基板上に積層させた。

【００３０】次に、高純度イオン捕集装置を他方の蒸発
源へ移動させ、不純物を含む３ＮのＮｉを充填したその
蒸発源を加熱して原子ビームを発生させた。この原子ビ
ームにエキシマレーザー励起色素レーザー２台から出射
されたパルスレーザー光を照射し、前記２段階励起過程
とそれに続くイオン化により原子ビーム中の目的とする
Ｎｉ原子のみをイオン化した。原子ビームとパルスレー
ザー光とによって作られる平面に対して垂直方向に高純
度イオン捕集装置を移動、設定し、原子ビームのパルス
レーザー光照射領域で選択的光イオン化した高純度イオ
ンを図３に示した１組のイオン偏向電極に電界をかける
ことによってイオン捕集部へ導き入れた。イオン捕集室
の中にイオン捕集用の基板が設置してあり、この基板上
に高純度イオンが積層される。このとき捕集用の基板は
捕集室に囲まれているので不純物を含む蒸発した金属が
基板に付着するのを防ぐことができる。さらに捕集室に
迷い込んで来た不純物を含む蒸発金属は捕集室に取り付
けられた真空ポンプにより捕集室外へ排気される。原子
ビームを発生させている場合の分離室及び捕集室の真空
度を電離真空計により測定するとそれぞれ１０^-5Torr及
び１０^-7Torrであった。上記パルスレーザー光の断面を
ビームエキスパンダーで約６ｃｍ²に拡大し、繰り返し
周波数１００Ｈｚで上記不純物を含む３ＮのＮｉ原子ビ
ームを照射した。高純度Ａｇ原子の薄膜層の上に高純度
Ｎｉ原子の薄膜層を形成した。その結果、それぞれ直径
約２ｃｍ、厚さ約３０μｍの原料より２Ｎ程度高純度化
された、ＡｇとＮｉの高純度複合膜が得られた。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、上記従来の問題点を解決した
高純度複合膜製造装置であり、高純度精製を行う際、エ
ネルギー幅の非常に狭いレーザー光を使用するので、目
的とする原子のみを高純度で取り出し、それを基板上に
膜形成させることができる。不純物に対する分離能が非
常に大きいので、１回の操作で高純度化を行うことがで
きる。本発明は、このように大きな分離能を有する方法
を用いた複合膜製造装置であるので半導体薄膜や触媒な
ど様々な分野に応用することによって不純物の少ない高
機能複合膜を作ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａｇのエネルギー準位を示す準位図。

【図２】Ｎｉのエネルギー準位を示す準位図。

【図３】本発明の実施例を示す概略側面図。

【図４】本発明の実施例を示す概略平面図。

【図５】本発明の他の実施例を示す概略平面図。

【符号の説明】

１ルツボ１０高純度薄膜作製装置１１排気装置１２捕集室１３イオン偏向装置１４レーザー光照射部１５イオン除去装置１６ａ、１６ｂビームコリメータ１７遮蔽板１８中性原子捕集板１９分離室２０蒸発源２１基板出入室２２基板搬送棒２３シャッター３０高純度イオン捕集装置５０直進ステージ５１回転導入ハンドル５２回転シャフト５３ルツボ回転式３連型蒸発源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】不純物を含む原料を蒸発させる複数の蒸
発装置、蒸発された２種以上の原子又は分子に輻射エネ
ルギーを照射する第１及び第２の２つの輻射エネルギー
発生装置、イオン捕集装置を有し、第１の輻射エネルギ
ー発生装置は、蒸発された１種の原子又は分子の物質の
みに対してその基底準位、準安定準位、又はこれら双方
の準位から中間エネルギー準位の１つに遷移させる振動
数の輻射エネルギーを照射する手段を有し、第２の輻射
エネルギー発生装置は、該中間エネルギー準位に励起さ
れた物質をさらに上の中間準位又はイオン化準位に遷移
させる振動数の輻射エネルギーを照射する手段を有し、
該イオン捕集装置は、複数の蒸発装置間を移動可能に設
置され、電界により偏向されて分離されたイオンを捕集
するための捕集基板を内部に設けられていることを特徴
とする高純度複合膜製造装置。
【請求項２】輻射エネルギーはレーザーパルスである
請求項１記載の高純度複合膜製造装置。
【請求項３】イオン捕集装置は、第２の輻射エネルギ
ー発生装置によってイオン化された物質を電界により偏
向して分離するイオン偏向装置が設けられている請求項
１記載の高純度複合膜製造装置。
【請求項４】イオン捕集装置は、ステージ上を直進移
動するように構成された請求項１記載の複合膜製造装
置。
【請求項５】不純物を含む原料を蒸発させる蒸発装
置、蒸発された２種以上の原子又は分子に輻射エネルギ
ーを照射する第１及び第２の２つの輻射エネルギー発生
装置、イオン捕集装置を有し、第１の輻射エネルギー発
生装置は、蒸発された１種の原子又は分子の物質のみに
対してその基底準位、準安定準位、又はこれら双方の準
位から中間エネルギー準位の１つに遷移させる振動数の
輻射エネルギーを照射する手段を有し、第２の輻射エネ
ルギー発生装置は、該中間エネルギー準位に励起された
物質をさらに上の中間準位又はイオン化準位に遷移させ
る振動数の輻射エネルギーを照射する手段を有し、該蒸
発装置は、複数の原料を順次蒸発させるように構成さ
れ、該イオン捕集装置は、電界により偏向されて分離さ
れたイオンを捕集するための捕集基板を内部に設けられ
ていることを特徴とする高純度複合膜製造装置。
【請求項６】輻射エネルギーはレーザーパルスである
請求項５記載の高純度複合膜製造装置。
【請求項７】イオン捕集装置は、第２の輻射エネルギ
ー発生装置によってイオン化された物質を電界により偏
向して分離するイオン偏向装置が設けられている請求項
５記載の高純度複合膜製造装置。
【請求項８】複数の原料はそれぞれルツボ内に保持さ
れ、それぞれのルツボは同心円上に回転可能である請求
項５記載の高純度複合膜製造装置。