DE3204337A1

DE3204337A1 - Process and apparatus for forming a thin film

Info

Publication number: DE3204337A1
Application number: DE19823204337
Authority: DE
Inventors: Makoto Odawara Kanagawa Nagao; Akira Nahara
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1981-02-10
Filing date: 1982-02-09
Publication date: 1982-11-04

Abstract

A thin film is deposited on a substrate (18) by evaporating a deposition material (4) and converging the vapour stream (V) on the substrate with high efficiency by using a reflecting guide wall which is heated to a temperature at which the vapour is efficiently reflected without adhering thereto. The vapour stream converged in this way is caused to collide with thermoelectrons and be ionised by the latter, and then the ionised vapour is further converged in the desired direction with respect to the substrate by an electrical field. A thermionic electron source (34) and an ionisation promoting electrode (35) are situated above or in the chamber bounded by the reflecting guide wall, or are connected to the guide wall or the furnace (3) which contains the deposition material. <IMAGE>

Description

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bilden eines dünnen Filmes auf einem Substrat mit hoher Ablagerungswirksamkeit, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bilden eines dünnen Films auf einem Substrat durch Verdampfen einer Ablagerungsquelle und Konvergieren des Flusses des Dampfes zum Substrat mit hoher Wirksamkeit.The invention relates to a method and an apparatus for forming a thin film on a substrate with high deposition efficiency, and in particular a method and apparatus for forming a thin film on a substrate by evaporating a source of deposits and converging the flow of the steam to a substrate with high effectiveness.

In jüngerer Zeit werden verschiedene Ablagerungsmethoden wie Vakuumbedampfung, Ionenplattieren und Sputtern verwendet, um dünne Filme verschiedener Materialien auf Substraten zu bilden.Recently, various deposition methods such as vacuum evaporation, Ion plating and sputtering are used to make thin films of various materials to form on substrates.

Diese Methoden sind auf die Bildung dünner Filme eines weiten Spektrums von Materialien, z.B. Edelmetallen, magnetischen Materialien, Materialien mit hohem Molekulargewicht, organischen Schmiermitteln oder dgl. anwendbar. Jedoch sind diese bekannten Methoden insofern nachteilig, als die Ablagerungswirksamkeit sehr gering ist, da nur ein sehr kleiner Anteil des Dampfes aus Ablagerungsmaterial auf einem Substrat abgelagert wird. Z.B.These methods are based on the formation of thin films of a wide range of materials, e.g. precious metals, magnetic materials, materials with high Molecular weight, organic lubricants or the like. Applicable. However, these are known methods disadvantageous in that the deposition efficiency is very low is because only a very small proportion of the vapor from deposition material is on one Substrate is deposited. E.g.

ist der Ablagerungswirkungsgrad ungefähr 1 bis 5% im Falle der Ablagerungsmethode mit schrägem Einfall, wo die Oberfläche des Substrats unter einem schrägen Winkel in Bezug auf den Dampfstram des Ablagerungsmaterials angeordnet ist. Daher stellen die oben beschriebenen bekannten Ablagerungsmethoden ein sehr reales Problem hinsichtlich eines starken Verlustes von Ablagerungsmaterialien dar.the deposition efficiency is about 1 to 5% in the case of the deposition method with an oblique incidence where the surface of the substrate is at an oblique angle is arranged with respect to the vapor stream of the deposition material. Hence ask the known deposition methods described above pose a very real problem a large loss of deposit materials represent.

Um das vorgenannte Problem zu bewältigen, wurde vorgeschlagen, einen Ofen der geschlossenen Art anstelle eines herkömmlichen Ofens der offenen Art mit einer verhältnismäßig weiten Verdampfungsöffnung, durch die der cos -verteilte Dampffluß von Ablagerungsmaterial, wie Metall, von der Verdampfungsoberfläche ausgesandt wird, zu verwenden. Der Ofen vom geschlossen Typ hat eine verhältnismäßig kleine öffnung, durch die der Dampfstrom aufgrund eines erhöhten Innendruckes mit hoher Gerichtetheit emittiert wird.In order to cope with the above problem, it has been proposed to use a Closed type oven instead of a conventional open type oven with a relatively wide evaporation opening through which the cos -distributed steam flow Deposition material, such as metal, is emitted from the evaporation surface, to use. The closed type furnace has a relatively small opening, through which the steam flow due to an increased internal pressure with high directionality is emitted.

Der vorgenannte Ofen vom geschlossenen Typ liefert befriedigende Ergebnisse, wenn Ablagerungsmaterialien wie z.B. Ga, Zn oder dgl. als Verdampfungsquelle verwendet werden. Wenn jedoch die Verdampfungsquelle Fe, Ni, Co oder dgl. ist, reagiert der Ofen vom geschlossenen Typ leicht mit der Verdampfungsquelle bei hohen Temperaturen und neigt dazu zu brechen, insbesondere wenn der Ofen aus leicht erhältlichen Materialien, z.B. W, Ta, Mo, C, BN, MgO, Al203 oder dgl. ist. Demgemäß ist es sehr schwierig, den Ofen der geschlossenen Art praktischer Verwendung zuzuführen.The aforementioned closed-type furnace gives satisfactory results, when deposition materials such as Ga, Zn or the like are used as the evaporation source will. However, when the evaporation source is Fe, Ni, Co or the like, it reacts Closed type furnace easily with the evaporation source at high temperatures and tends to break, especially if the oven is made of readily available materials, e.g., W, Ta, Mo, C, BN, MgO, Al 2 O 3 or the like. Accordingly, it is very difficult to put the furnace of the closed type into practical use.

Um die Gerichtetheit des Dampfstromes und den Ablagerungswirkungsgrad zu verbessern, wurde in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung No. 52(1977)-153411 auch vorgeschlagen, einen Teil des Dampfstroms, der unter einem großen Winkel aus.About the directionality of the steam flow and the deposition efficiency in Japanese Unexamined Patent Publication No. 52 (1977) -153411 also suggested part of the steam flow coming out at a large angle.

einem Ofen der offenen Art wie oben beschrieben divergiert, auf eine reflektierende Platte heizender Art aufprallen zu lassen, die aus einem hochschmelzenden Metall wie W hergestellt ist, und den Dampfstrom zu einem Substrat zur elektrischen Verwendung zu lenken. Insoweit der Teil des Dampfes, dessen Bewegung durch die reflektierende Platte korrigiert wird, in Rede steht, kann er eine vermehrte Koerzitivkraft auf dem elektrischen Substrat liefern. Jedoch werden bei diesem Verfahren eine große Menge von Metallteilchen an der reflektierenden Oberfläche angebracht und durch diese gefangen, bevor der Dampfstrom in eine gewünschte Richtung reflektiert wird. Als Ergebnis fallen der Reflexions- und Ablagerungswirkungsgrad nach und nach ab.an oven of the open type as described above diverges to a reflective plate of a heating type bounce out of a high melting point Metal is made like W, and vapor flows to a substrate for electrical Use to direct. As far as the part of the steam whose movement is due to the reflective Plate is corrected, is in question, it can have an increased coercive force supply the electrical substrate. However, this method becomes a large one lot of metal particles attached to and through the reflective surface trapped before the vapor stream is reflected in a desired direction. as As a result, the reflection and deposition efficiency gradually decrease.

Dementsprechend kann dieses herkömmliche Verfahren den Ablagerungswirkungsgrad nicht verbessern.Accordingly, this conventional method can improve the deposition efficiency not improve.

Andererseits wurde, um den Ablagerungswirkungsgrad und die magnetischen Kennwerte eines magnetischen Films zu verbessern, ein Versuch gemacht, Metalldampf zu ionisieren und ihn auf ein Substrat abzulagern, wie in den japanischen, noch nicht geprüften Patentveröffentlichungen Nrn. 50(1975)-119779, 53(1978)-57494 und 54(1979)-141111 gezeigt. Diese Verfahren gehören in die Kategorie der Ionenplattiermethoden und beabsichtigen, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium für eine hochdichte Aufzeichnung geeignet zu machen. Jedoch sind diese Verfahren, die durch die Verstärkung der Ionisation charakterisiert sind, nicht völlig zufriedenstellend und müssen weiter im Hinblick auf den Ablagerungswirkungsgrad und die magnetischen Kennwerte des auf einem Substrat gebildeten magnetischen Films beträchtlich verbessert werden.On the other hand, the deposition efficiency and the magnetic To improve characteristics of a magnetic film, an attempt was made to use metal vapor ionize and deposit it on a substrate, as in the Japanese, still Unexamined Patent Publication Nos. 50 (1975) -119779, 53 (1978) -57494 and 54 (1979) -141111. These methods belong to the category of ion plating methods and intend to be a magnetic recording medium for high density recording to make suitable. However, these processes are made by enhancing ionization are characterized, not entirely satisfactory and need further consideration on the deposition efficiency and magnetic characteristics of the on a substrate formed magnetic film can be improved considerably.

Insbesondere, bei den eben oben beschriebenen Ionenplattierungsverfahren, divergiert der aus einem Ofen vom offenen Typ ausdampfende Metalldampf in der Form eines kontinuierlichen cosn-verteilten Stromes. Zusätzlich ist der Metalldampf nur teilweise ionisiert (z.B. nur ungefähr 0,1 bis 10%), selbst wenn Widerstandsheizung, Hochfrequenzinduktionsheizung oder Elektronenstrahlheizung genommen wird, um ein Metall zu verdampfen. Dementsprechend können diese herkömmlichen Verfahren kein hohes Anhaften des Dampfstroms am Substrat erzielen, noch können sie einen Ablagerungsverlust vermeiden, selbst wenn der Strom ionisierten Dampfes durch Einrichtungen wie eine Elektrode beschleunigt wird. Somit ist die Verbesserung des Ablagerungswirkungsgrades und der magnetischen Kennwerte, einschl.In particular, in the ion plating processes just described above, the metal vapor evaporated from an open type furnace diverges in the mold of a continuous cosn-distributed current. In addition, the metal vapor is only partially ionized (e.g. only about 0.1 to 10%), even if resistance heating, High frequency induction heating or electron beam heating is taken to be a To vaporize metal. Accordingly, these conventional methods cannot They can achieve high adherence of the vapor stream to the substrate, nor can they achieve deposit loss avoid even when the stream of ionized vapor is passed through facilities such as a Electrode is accelerated. Thus, there is the improvement in the deposition efficiency and the magnetic characteristics, incl.

der Koerzitivkraft, die durch diese bekannten Verfahren erreicht wird, begrenzt.the coercive force achieved by these known methods, limited.

Die Erfindung schafft daher vor allem ein Verfahren und ein Gerät zum Bilden eines dünnen abgelagerten Filmes auf einem Substrat bei hohem Wirkungsgrad in einer Weise die für lange Zeiträume stabil ist.The invention therefore primarily provides a method and an apparatus for forming a thin deposited film on a substrate with high efficiency in a way that is stable for long periods of time.

Die Erfindung schafft ferner ein verbessertes Verfahren und Gerät zum Bilden eines dünnen abgelagerten Filmes auf einem Substrat, die wirkungsvoll alle Teile des Dampfstromes des Ablagerungsmaterials konvergieren und richten können, selbst bei einem Ofen vom offenen Typ, um einen hohen Ablagerungswirkungsgrad zu erzielen.The invention also provides an improved method and apparatus for forming a thin deposited film on a substrate, which is effective all parts of the vapor flow of the deposit material can converge and direct, even in an open type furnace, to have high deposition efficiency achieve.

Ganz besonders schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein Gerät zum Hochvakuum-Ionenplattieren, das einen außerordentlich hohen Ablagerungswirkungsgrad und eine stabile Ablagerungsrate sicherstellen kann.Most particularly, the present invention provides a method and a high vacuum ion plating device that has an extremely high deposition efficiency and can ensure a stable deposition rate.

Das Verfahren zur Bildung eines dünnen Filmes auf einem Substrat gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß, in einem Vakuum, ein Dampfstrom, der durch Erhitzen einer Verdampfungsquelle erhalten wird, durch einen Raum hindurchgehen gelassen wird, der durch eine reflektierende Führungswand einer die Zerstreuung bzw. Diffusion eines Dampfstroms verhindernden Einrichtung zwischen der Verdampfungsquelle und einem Substrat zum Tragen eines dünnen Filmes begrenzt wird, ein Teil besagten Dampfstroms von der inneren Oberfläche der reflektierenden Führungswand, die mindestens bis zu der Reflexionstemperatur, bei der der Dampfstrom reflektiert wird, reflektieren gelassen wird, um diesen Teil des Dampfstroms sich mit seiner anderen Teilmenge treffen zu lassen, wodurch die Verdampfungsverteilung der Gesamtheit des Dampfstroms konvergiert wird, und danach die Dampfteilchen in besagtem Darrfstran auf das Substrat abgelagert werden, -um darauf einen dünnen Film zu bilden. Das Verfahren der Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß die entlang des Weges des Dampf stroms aufgestellte Führungswand den Dampfstrom reflektiert, wenn sie mindestens auf eine bestimmte Temperatur, die höher ist als die Verdampfungstemperatur bei der das Ablagerungsmaterial venimçft, erhitzt ist. Eine solche bestimmte Temperatur wird hier die Reflexionstemperatur genannt. Wenn sie auf die Reflexionstemperatur oder eine höhere Temperatur erhitzt ist, fängt die Führungswand den Dampf des Ablagerungsmaterials nicht ein, sondern reflektiert ihn wirksam zum Substrat hin.The method for forming a thin film on a substrate according to the invention is characterized in that, in a vacuum, a steam stream, obtained by heating an evaporation source, pass through a space is left, which is dispersed by a reflective guide wall or diffusion of a vapor flow preventing device between the evaporation source and defining a substrate for supporting a thin film, part of said Steam flow from the inner surface of the reflective guide wall, the at least reflect up to the reflection temperature at which the vapor flow is reflected is left to this part of the steam flow with its other subset let meet, thereby reducing the evaporation distribution of the entirety of the vapor stream is converged, and then the vapor particles in said Darrfran on the substrate be deposited, -um then to form a thin film. That The method of the invention is based on the observation that the along the path of the Steam flow raised guide wall reflects the steam flow if it is at least to a certain temperature which is higher than the evaporation temperature that absorbs the deposition material is heated. Such a certain temperature is called the reflection temperature here. When they are on the reflection temperature or is heated to a higher temperature, the guide wall traps the vapor of the deposition material not a, but effectively reflects it towards the substrate.

Der Ausdruck '8reflektieren" oder "Reflexion" bedeutet die vorwärtsrichtung der Teilchen des Dampfstromes, der auf die reflektierende Führungswand aufschlägt, zu ändern, so als würden sie davon ohne ggfs. daran zu haften reflektiert. Er bedeutet nicht notwendig eine optische Reflexion wie die Spiegelreflexion.The term '8 reflect' or 'reflection' means the forward direction the particles of the vapor stream hitting the reflective guide wall, to change, as if they were reflected by it without possibly being attached to it. He means not necessarily an optical reflection like the mirror reflection.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Hochvakuum-Ionenplattieren dadurch bewirkt, daß Thermoelektronen, die von einer Thermoelektronenquelle emittiert wurden, auf den Dampf strom hoher Dichte, der wie oben beschrieben konvergiert wurde, auftreffen gelassen werden,-um die Ionisierung des Dampfstroms zu fördern, und daß danach die Verdampfungsverteilung des Stroms ionisierten Dampf es durch ein elektrisches Feld zu einer gewünschten Richtung in Bezug auf das Substrat konvergiert wird, wodurch die Dampfteilchen im Dampfstrom auf das Substrat abgelagert werden, um darauf einen dünnen Film zu bilden. In dieser Ausführungsform wird der Strom des Dampf es des Ablagerungsmaterials ionisiert, nachdem er vorher konvergiert wurde. Dementsprechend ist es möglich, den Strom des ionisierten Dampfes durch Verwendung eines elektrischen Feldes hinreichend in einer gewünschten Richtung in Bezug auf das Substrat zu konvergieren.According to a preferred embodiment of the invention, high vacuum ion plating is used thereby causing thermoelectrons to be emitted from a thermoelectron source on the high density vapor stream converged as described above, be allowed to impinge, -to promote the ionization of the vapor flow, and that afterwards the evaporation distribution of the stream ionized it by an electric vapor Field is converged to a desired direction with respect to the substrate, whereby the vapor particles are deposited in the vapor stream on the substrate in order to produce a to form thin film. In this embodiment, the flow of steam becomes it des Deposition material ionizes after it has previously converged. Accordingly it is possible to control the flow of ionized vapor by using an electric Converge field sufficiently in a desired direction with respect to the substrate.

Dies führt zu einer bemerkenswerten Verbesserung des Ablagerungswirkungsgrades. Darüber hinaus ist es möglich, ein räumliches Schwanken des Dampfstroms zu beseitigen und einen hohen Ionisierungsanteil des Dampfstroms in stabiler Weise zu erzielen. Daher kann diese Ausführungsform eine stabile und hohe Ablagerungsmenge pro Zeit schaffen und kann wirksam einen abgelagerten Film mit einer gleichförmigen Dicke in einer kontinuierlichen Weise bilden.This leads to a remarkable improvement in the deposition efficiency. In addition, it is possible to eliminate spatial fluctuation in the steam flow and to achieve a high ionization ratio of the vapor stream in a stable manner. Therefore this embodiment can have a stable and high deposit amount per time and can effectively create a deposited film with a uniform Form thickness in a continuous manner.

Die Vorrichtung der Erfindung weist, in einem Vakuum, eine Verdampfungsquelle, einen-Ofen zum Beherbergen der Verdampfungsquelle, eine Heizeinrichtung zum Hitzeverdampfen der Verdampfungsquelle, eine Dampfstromausbreitungsverhinderungseinrichtung mit zumindest einem oberen und einem unteren öffnungsbereich, um dem Dampfstrom zu ermöglichen, dort hindurchzugehen, und einem reflektierenden Führungswandteil, das mit der inneren Oberfläche, die zumindest auf die Reflexionstemperatur, beider der Dampfstrom von ihr weg reflektiert wird, erhitzbar ist und ein Substrat zum Tragen eines dünnen abgelagerten Filmes darauf, auf, wobei besagte Dampfstromausbreitungsverhinderungseinrichtung dazu dient, die Verdampfungsverteilung des Dampf stroms durch die innere Oberfläche des reflektierenden Führungswandteils wirksam zu konvergieren, ohne den Verlust einer Menge der in dem Dampfstrom enthaltenen Dampfteilchen zu verursachen.The device of the invention has, in a vacuum, an evaporation source, a furnace for housing the evaporation source, a heater for heat evaporation of the evaporation source, a vapor flow prevention device with at least one upper and one lower opening area to allow the steam to flow, going through there, and a reflective guide wall portion that connects to the inner Surface at least to the reflection temperature, both the vapor flow from it is reflected off, is heatable and a substrate for supporting a thin deposited film thereon, said vapor flow prevention means serves to control the evaporation distribution of the steam flow through the inner surface of the reflective guide wall part to converge effectively without the loss causing an amount of the vapor particles contained in the vapor stream.

Um das oben beschriebene Hochvakuum-Ionenplattieren zu bewirken kann das Gerät der Erfindung weiter eine Ionisierungsförderungseinrichtung zur Förderung der Ionisierung des durch die Dampfstromausbreitungsverhinderungseinrichtung konvergierten Dampfstromes und eine Ionenstrahlkonvergierungseinrichtung zum Konvergieren der Verdampfungsverteilung des Stroms ionisierten Dampfes durch ein elektrisches Feld in eine gewünschte Richtung im Hinblick auf das Substrat, wobei diese Ionenstrahlkonvergierungseinrichtung im Wege des Stroms des Dampfes stromab der Ionisierungsförderungseinrichtung angeordnet ist, aufweisen.To effect the high vacuum ion plating described above the apparatus of the invention further includes an ionization conveyor for conveying the ionization of the converged by the vapor flow prevention means Vapor flow and an ion beam converging device for converging the Evaporation distribution of the stream of ionized vapor through an electric field in a desired direction with respect to the substrate, this ion beam converging means placed downstream of the ionization enhancer by way of the flow of steam is, have.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen, auf die bezüglich der Offenbarung besonders verwiesen wird, noch näher erläutert.The invention is described below with reference to the accompanying drawings, to which particular reference is made with regard to the disclosure, explained in more detail.

Es zeigen Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des Gerätes zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung, Fig. 2 eine stark vergrößerte Schnittansicht eines Hauptabschnitts des in Fig. 1 gezeigten Gerätes, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Ofens und der reflektierenden Führungswand, die in dem in Fig. 2 gezeigten Hauptabschnitt verwendet sind, Fig. 4, erläuternde Ansichten der Abwandlungen des Ofens und 5 und 6 der reflektierenden Führungswand, die bei dem Gerät gemäß der Erfindung verwendet sind, Fig. 7 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Gerätes gemäß der Erfindung, Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des Ofens und der reflektierenden Führungswand, die in der Ausführungsform der Fig. 7 verwandt sind, Fig. 9 eine geschnittene Seitenansicht einer Abwandlung des Ofens und der reflektierenden Führungswand, die in der Ausführungsform der Fig. 7 verwandt sind, Fig. 10 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Gerätes gemäß der Erfindung, Fig. 11 eine schematische Ansicht noch einer weiteren Ausführungsform des Gerätes gemäß der Erfindung, und Fig. 12 eine schematische Ansicht noch einer weiteren Ausführungsform des Gerätes gemäß der Erfindung.1 shows a schematic view of an embodiment of the Apparatus for carrying out the method of the invention, Fig. 2 is a greatly enlarged A sectional view of a main portion of the apparatus shown in Fig. 1, Fig. 3 a perspective view of the oven and reflective guide wall included in the Main portion shown in Fig. 2 are used, Fig. 4, explanatory views of the modifications of the oven and 5 and 6 of the reflective guide wall, which at the device according to the invention are used, Fig. 7 is a schematic view of a Another embodiment of the device according to the invention, Fig. 8 is a perspective View of the oven and reflective guide wall used in the embodiment 7 are related to FIG. 9, FIG. 9 is a sectional side view of a modification of the furnace and the reflective guide wall, which in the embodiment of Fig. 7, FIG. 10 is a schematic view of a further embodiment of the device according to the invention, Fig. 11 is a schematic view of yet another Embodiment of the device according to the invention, and FIG. 12 is a schematic view yet another embodiment of the device according to the invention.

In Fig. 1 ist ein Gehäuse 1 mit einem Evakuiersystem 2 verbunden und wird auf einer gewünschten Höhe inneren Vakuums, im alle gemeinen innerhalb des Bereichs von ungefähr 10 bis 10 8 Torr, gehalten. In dem Gehäuse 1 ist ein Ofen 3 vom offenen Typ, der aus einem bekannten Material wie W, Ta, C, Cu, Mo, Al203, BN oder dgl. hergestellt ist, angeordnet. Der Ofen 3 vom offenen Typ enthält eine Verdampfungsquelle 4, die z.B. aus einem magnetischen Material wie Ag, Cr, Co, Fe, Ni, Co-Ni, Mn-Al, Fe-Ni, Gd-Tb-Fe oder dgl. besteht.In Fig. 1, a housing 1 is connected to an evacuation system 2 and is at a desired level of internal vacuum, im all common within the Range of about 10 to 10 8 torr. In the housing 1 is a furnace 3 of the open type, which is made of a known material such as W, Ta, C, Cu, Mo, Al203, BN or the like. Is made, arranged. The open type furnace 3 includes one Evaporation source 4, for example made of a magnetic material such as Ag, Cr, Co, Fe, Ni, Co-Ni, Mn-Al, Fe-Ni, Gd-Tb-Fe, or the like.

In der Nähe des Ofens 3 ist eine Heizungseinrichtung 5 für die Verdampfungsquelle angeordnet, von der Art, die einen Elektronenstrahl verwendet. Der in Fig. 1 gezeigte Ofen ist von der offenen Art mit einer oberen öffnung, durch die die Verdampfungsquelle 4 über einen verhältnismäßig weiten Bereich verdampfen kann. Es ist jedoch auch möglich,einen Ofen der geschlossenen Art zu verwenden, bei dem die Fläche des Verdampfungspunktes durch eine verhältnismäßig kleine öffnung beschränkt ist.In the vicinity of the furnace 3 is a heating device 5 for the evaporation source arranged, of the type that uses an electron beam. The one shown in FIG Oven is of the open type with a top opening through which the evaporation source 4 can evaporate over a relatively wide range. However, it is too possible to use an oven of the closed type in which the area of the evaporation point is restricted by a relatively small opening.

Darüber hinaus kann die Verdampfungsquellen-Heizeinrichtung 5 irgendein anderes bekanntes System sein, z.B. Widerstandsheizung, Hochfrequenz-Induktionsheizung oder dgl., anstelle des Elektronenstrahl-Heizsystems.In addition, the evaporation source heater 5 may be any be another known system, e.g. resistance heating, high frequency induction heating or the like, instead of the electron beam heating system.

Oberhalb der Verdampfungsquelle 4 ist eine Dampfstromverbreitungs.-Verhinderungseinrichtung 6, die mit einem reflektierenden Führungswandteil 9 versehen ist, angeordnet. Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, hat das reflektierende Führungswandteil 9 ein nach unten erweitertes bzw. breiteres senkrechtes Querschnittsprofil, das mit einer unteren öffnungsfläche 7, die sich über die gesamte Verdampfungsfläche der Verdampfungsquelle 4 erstreckt und ermöglicht, daß der Strom des Dampfes in den Raum innerhalb des Wandteils 9 eintritt, und einer oberen öffnungsfläche 8 mit einer verhältnismäßig kleinen Auslassöffung für den Dampfstrom versehen ist. Die Dampfstromverbreitungsverhinderungseinrichtung 6 ist auch mit einem Hitzeabschirmteil 10 versehen, das die äussere Oberfläche des reflektierenden Führungswandteiles 9 außer an seinen oberen und unteren Öffnungen 7 und 8 bedeckt.Above the evaporation source 4 is a vapor flow prevention device 6, which is provided with a reflective guide wall part 9, is arranged. As As shown in Figs. 2 and 3, the reflective guide wall part 9 has a downward extended or wider vertical cross-sectional profile, the one with a lower opening area 7, which extends over the entire evaporation area of the evaporation source 4 extends and allows the flow of steam into the space within the Wall part 9 enters, and an upper opening surface 8 with a relatively small outlet opening for the steam flow is provided. The vapor flow prevention device 6 is also provided with a heat shield member 10 which covers the outer surface of the reflective guide wall part 9 except at its upper and lower openings 7 and 8 covered.

Das reflektierende Führungswandteil 9 ist aus einem hochschmelzenden Metall wie W, Ta, Mo, Ti, Pt oder dgl. hergestellt und ist mit einer Heizenergiequelle 12 verbunden. Vorzugsweise ist die innere Umfangsfläche des reflektierenden Führungswandteils 9 auf möglichst groBe Glätte bearbeitet.The reflective guide wall part 9 is made of a high melting point Metal such as W, Ta, Mo, Ti, Pt or the like. Made and is with a heating energy source 12 connected. Preferably, the inner peripheral surface is the reflective guide wall part 9 processed to the greatest possible smoothness.

Das Hitzeabschirmteil 10 ist aus einem Metall verhältnismäßig hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Cu, hergestellt, und mit einer Kühlschlange 11 um seinen äußeren Umfang versehen.The heat shield part 10 is made of a metal relatively higher Thermal conductivity, such as Cu, made, and with a cooling coil 11 around his provided outer circumference.

Oberhalb der Dampfstromverbreitungsverhinderungseinrichtung 6 ist drehbar.eine Kühltrommel angebracht, die ein Substrat 18 (z.B. ein flexibles Streifenmaterial wie Polyesterfilm) längs der unteren Umfangsoberfläche trägt, um das Streifenmaterial zu bewegen.Above the vapor flow prevention device 6 is rotatably.a cooling drum is attached which comprises a substrate 18 (e.g. a flexible strip material such as polyester film) along the lower peripheral surface to the strip material to move.

Eine netzartige Strahlkonvergierungselektrode 14 ist in der Nähe der vorbestimmten Ablagerungsoberfläche an der unteren Seite des Substrats 18 zwischen der Dampfflußverbreitungsverhinderungseinrichtung 6 und der Kühltrommel 13 angeordnet.A reticulated beam converging electrode 14 is in the vicinity of FIG predetermined deposition surface on the lower side of the substrate 18 between the vapor flow diffusion preventing device 6 and the cooling drum 13 are arranged.

Die Strahlkonvergierungselektrode 14 ist aus einem hochschmelzenden Material wie W, Ta, Mo, rostfreiem Stahl oder dgl. her.The beam converging electrode 14 is made of a high melting point Material such as W, Ta, Mo, stainless steel or the like. Her.

gestellt, und mit einem negativen Potential beaufschlagt. Die Strahlkonvergierungselektrode 14 ist so angeordnet, daß ihre wirksame Arbeitsfläche nicht von der vorbestimmten Ablagerungsfläche an der Unterseite des Substrats 18 abweicht.placed, and applied with a negative potential. The beam converging electrode 14 is arranged so that their effective working area does not differ from the predetermined Deposition surface on the underside of the substrate 18 differs.

Eine Maske 15 ist unterhalb der Kühltrommel 13 angeordnet, um zu verhindern, daß der Dampfstrom V auf der Unterseite des Substrats 18 bei einem nicht festgelegten Winkel abgelagert wird.A mask 15 is arranged below the cooling drum 13 in order to prevent that the vapor flow V on the underside of the substrate 18 at a non-fixed Angle deposited will.

Wenn das in Fig. 1 gezeigte Gerät der Erfindung betrieben wird, wird zuerst das Innere des Gehäuses 1 evakuiert und bei einer gewünschten Vakuumstärke innerhalb des Bereichs von 10 2 bis 10 8 Torr durch das Evakuiersystem 2 gehalten. Dann wird die Verdampfungsquellenheizungseinrichtung 5 angeschaltet, um die im Ofen 3 enthaltene Verdampfungsquelle 4 kontinuierlich zu heizen. Als Ergebnis verdampft die Verdampfungsquelle 4 nach und nach von ihrer Verdampfungsfläche aus und bildet den Strom des Dampfes V aus Metallteilchen. Im Verlauf der Verdampfung wird eine sehr kleine Teilmenge der Metallteilchen im Dampf ionisiert und geht nach oben auseinander, wobei sie n ungefähr eine cos -Verteilung zusammen mit den anderen Teilmengen der Metallteilchen zeigt.When the apparatus of the invention shown in Fig. 1 is operated, first evacuated the interior of the housing 1 and at a desired vacuum level maintained within the range of 10 2 to 10 8 Torr by the evacuation system 2. Then, the evaporation source heater 5 is turned on to avoid that in the furnace 3 contained evaporation source 4 to heat continuously. As a result, it evaporates the evaporation source 4 gradually from its evaporation surface and forms the stream of vapor V from metal particles. In the course of evaporation, a very small subset of the metal particles ionized in the vapor and dispersed upwards, where they have approximately a cos distribution along with the other subsets of n Shows metal particles.

Danach treten alle Teilmengen des Dampfflußes V in den durch das reflektierende Führungswandteil 9 begrenzten Raum von seiner unteren öffnungsfläche 7 in der Nähe der Verdampfungsquelle 4 aus ein, wo die Verdampfungsverteilung des Dampfstroms V sich noch nicht so sehr ausgedehnt hat.After that, all subsets of the vapor flow V enter the through the reflective Guide wall part 9 delimited space from its lower opening surface 7 in the vicinity the evaporation source 4 from a where the evaporation distribution of the vapor flow V hasn't expanded that much.

Die Temperatur der Verdampfungsoberfläche der Verdampfungsquelle 4 wird durch die Heizeinrichtung 5 ungefähr konstant bei einem vorbestimmten Wert gehalten. Die Oberflächentemperatur wird in Abhängigkeit vom Material der Verdampfungsquelle 4 festgelegt, und beträgt im allgemeinen ungefähr 1200?C oder mehr wenn das Verdampfungsmaterial Ag ist, ungefähr. 13000C oder mehr für Cr, und ungefähr 18000C oder mehr für Co. Andererseits wird die Temperatur zumindest der inneren Umfangsfläche des reflektierenden Führungswandteils 9 ungefähr konstant auf der Reflexionstemperatur, die wie oben beschrieben definiert ist, oder auf einer höheren Temperatur gehalten, durch die Heizenergiequelle 12.The temperature of the evaporation surface of the evaporation source 4 is approximately constant at a predetermined value by the heater 5 held. The surface temperature depends on the material of the evaporation source 4, and is generally around 1200 ºC or more when the evaporation material Ag is, approximately. 13000C or more for Cr, and about 18000C or more for Co. On the other hand, the temperature of at least the inner peripheral surface of the reflective Guide wall part 9 approximately constant at the reflection temperature as above is defined, or kept at a higher temperature, by the Heating energy source 12.

Dementsprechend reagieren, wenn die im Dampf strom V enthaltenen verdampften Teilchen wiederholt auf die innere Umfangsoberfläche des reflektierenden Führungswandteils 9 aufprallen, diese nicht mit der inneren Umfangswandfläche um daran festzuhaften oder darauf zu erstarren, sondern bewegen sich weiter nach oben durch den Raum innerhalb des Teils 9. Kurz danach wird die Verdampfungsverteilung des Dampfstroms V beträchtlich enger als vorher, und der Dampfstrom V geht durch die obere öffnungsfläche 8 in dieser engeren Verdampfungsverteilung hindurch.React accordingly when the vapor contained in the steam stream V is evaporated Particles repeatedly hit the inner peripheral surface of the reflective guide wall part 9, do not collide with the inner peripheral wall surface to adhere to it or to freeze on it, but move further up through the space within of part 9. Shortly thereafter, the evaporation distribution of the vapor flow V becomes considerable narrower than before, and the steam flow V goes through the upper opening area 8 in this narrower evaporation distribution through.

Nach dem Durchgang durch den Auslaß 8 des reflektierenden Führungswandteils 9 wird der Dampfstrom V durch die Strahlkonvergierungselektrode 14 weiter konvergiert und zu einem gewünschten Einfallswinkel im Hinblick auf die Ablagerungsoberfläche des Substrats 18 gerichtet, wenn der Dampf V durch die Zwischenräume im Elektrodennetzwerk hindurch geht. Auf-diese Weise wird der Dampf strom V wirksam auf die Oberfläche des Substrats 18 abgelagert.After passing through the outlet 8 of the reflective guide wall part 9, the vapor flow V is further converged by the beam converging electrode 14 and at a desired angle of incidence with respect to the deposit surface of the substrate 18 when the vapor V passes through the gaps in the electrode network goes through. In this way the steam flow V is effective on the surface of the substrate 18 is deposited.

Um eine verbesserte Koerzitivkraft des abgelagerten Filmes zu erhalten, wird es bevorzugt, daß der Einfallswinkel des Dampf- -stroms V mit Bezug auf die Ablagerungsoberfläche des Substrats 18 ungefähr 450C oder mehr beträgt. Dies kann durch geeignetes Einstellen der Anbringungsstellung (insbesondere der Mitte) der Dampfstromverbreitungsverhinderungseinrichtung 6 in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Substrats 18 erreicht werden.To obtain an improved coercive force of the deposited film, it is preferred that the angle of incidence of the vapor flow V with respect to the Deposition surface of the substrate 18 is about 450C or more. This can by appropriately adjusting the mounting position (especially the center) of the Vapor flow prevention device 6 with respect to the direction of movement of the substrate 18 can be achieved.

Es ist auch möglich, eine ringförmige oder stabförmige Konvergierungselektrode an Stelle der netzartigen Strahlkonvergierungselektrode 14 zu nehmen. In einer alternativen Ausführungsform kann eine ringförmige oder flache plattenförmige Elektrode nahe der Rückseite des Substrats 18 oder an dessen beiden Seiten angeordnet sein.It is also possible to use an annular or rod-shaped converging electrode in place of the reticulated beam converging electrode 14. In an alternative Embodiment can close an annular or flat plate-shaped electrode the back of the substrate 18 or on both sides thereof.

Das vorgenannte Hitzeabschirmteil 10 verhindert, daß sich Hitze aus der Verdampfungsquelle 4 und dem reflektierenden Führungswandteil 9 zerstreut und dadurch die zum Heizen der Verdampfungsquelle 4 nötige Energie vermindert. Das Teil 10 verhindert auch, daß das Substrat aufgrund der Strahlungshitze, die vom Heizsystem kommt, Schaden nimmt.The aforesaid heat shield member 10 prevents heat from building up the end the evaporation source 4 and the reflecting guide wall part 9 diffused and this reduces the energy required to heat the evaporation source 4. The part 10 also prevents the substrate from being exposed to the radiant heat emitted by the heating system comes, takes damage.

Darüber hinaus kann das Hitzeabschirmteil 10 durch Einführen eines Kühlmediums, z.B. Wasser, in die Kühlschlange 11 wenn nötig gekühlt werden, z.B. wenn das Teil 10 zu heiß wird.In addition, the heat shield member 10 can be inserted by inserting a Cooling medium, e.g. water, can be cooled into the cooling coil 11 if necessary, e.g. when part 10 gets too hot.

Fig. 4, 5 und 6 zeigen schematisch verschiedene Abwandlungen des Ofens 3 und des reflektierenden Führungswandteils 9. Das in Fig. 4 gezeigte Führungswandteil 19 ist zu einem hohlen rechteckigen Profil geformt, dessen Dampfflußeinlaß 17 und Auslaß 18 die gleiche öffnungsfläche haben. Einer oder zwei der vier Seitenwände des reflektierenden Führungswandteils 19 können fortgelassen werden, um eine weitere oder weitere öffnungen zusätzlich zum Einlaß 17 und.zum Auslaß 18 zu bilden.4, 5 and 6 schematically show various modifications of the furnace 3 and the reflective guide wall part 9. The guide wall part shown in FIG 19 is formed into a hollow rectangular profile, the steam flow inlet 17 and Outlet 18 have the same opening area. One or two of the four side walls of the reflective guide wall part 19 can be omitted for another or to form further openings in addition to inlet 17 and outlet 18.

Das in Fig. 5 gezeigte reflektierende Führungswandteil 29 ist ist in ein zylindrisches Profil geformt, das zum kreisförmigen schüsselartigen Ofen 3 paßt. Das in Fig. 6 gezeigte Teil 39 hat einen nach oben verbreiterten (V-fFrmigen) senkrechten Querschnitt, was gegenüber dem in Fig. 1 bis 3 gezeigten reflektierenden Führungswandteil 9 umgekehrt ist.The reflective guide wall portion 29 shown in Fig. 5 is Shaped into a cylindrical profile that becomes the circular bowl-like oven 3 fits. The part 39 shown in Fig. 6 has an upwardly widened (V-shaped) perpendicular cross-section, which is reflective over that shown in Figs. 1 to 3 Guide wall part 9 is reversed.

Jedes der reflektierenden Führungswandteile 9, 19, 29 und,39 kann zuverlässig die oben genannte cos n -Verdampfungsverteilung konvergieren, um zu veranlassen, daß der Dampfstrom V wirksam aufschlägt und sich ablagert auf dem Substrat 18, falls deren innere Wandflächen, auf die der Dampf strom V aufschlägt, glatt.Each of the reflective guide wall parts 9, 19, 29 and 39 can reliably converge the above cos n evaporation distribution in order to cause the vapor stream V to effectively strike and deposit on the substrate 18, if the inner wall surfaces on which the steam stream V strikes, smooth.

bearbeitet sind und auf die vorgenannte Reflexionstemperatur oder höher aufgeheizt sind.are processed and to the aforementioned reflection temperature or are heated higher.

Darüber hinaus kann die Dampfflußverbreitungsverhinderungseinrichtung 6 mit dem Ofen 3 integriert werden, ohne einen Raum dazwischen zu lassen. In diesem Falle ist es möglich, den Wärmeübergang daraus weiter zu beschränken. In diesem Fall können auch Strahldurchlaßlöcher vorgesehen sein, um zu ermöglichen, daß der Heizelektronenstrahl die Verdampfungsquelle 4 erreicht,.In addition, the vapor flow diffusion prevention device 6 can be integrated with the furnace 3 without a space in between to permit. In this case it is possible to further restrict the heat transfer from it. In this case, beam passage holes can also be provided to enable that the heating electron beam reaches the evaporation source 4 ,.

und ein Fenster kann eingerichtet sein, um die Verdampfungsquelle 4 zu überwachen und nachzufüllen.and a window may be established around the source of evaporation 4 to monitor and replenish.

Darüber hinaus kann das reflektierende Führungswandteil 9 durch die Verwendung einer Elektronenstrahl-/nduktions- oder Widerstands-Heizeinrichtung geheizt werden. Das Teil 9 kann auch aus keramischen Material wie MgO, BN-Zusammensetzung, Al203, Zero2 oder dgl. hergestellt sein.In addition, the reflective guide wall part 9 by the Heated using an electron beam / induction or resistance heater will. The part 9 can also be made of ceramic material such as MgO, BN composition, Al203, Zero2 or the like. Be made.

Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform des Gerätes gemäß der Erfindung, wo der Elektronenstrahl zum Heizen der Verdampfungsquelle an diese unter einem schrägen Winkel von oben angelegt wird. Diese Ausführungsform verwendet ein Teil 49 mit reflektierenden Führungswänden, mit einer senkrechten inneren Wand 49a, einer der inneren Wand 49a gegenüberliegenden und unter dem Winkel ß nach außen geneigten äußeren Wand 49b, und Endwänden 49c, die senkrecht zwischen den Endbereichen der inneren und der äußeren Wand 49a und 49b angeordnet sind. Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht des reflektierenden Führungswandteils 49.Fig. 7 shows another embodiment of the device according to the invention, where the electron beam for heating the evaporation source to this under an oblique Angle is applied from above. This embodiment uses a part 49 with reflective Guide walls, with a vertical inner wall 49a, one of the inner walls 49a opposite outer wall 49b inclined outwards at the angle β, and end walls 49c perpendicular between the end portions of the inner and outer Wall 49a and 49b are arranged. Fig. 8 shows a perspective view of the reflective guide wall part 49.

Ein Elektronenstrahl 20 kann auf die Oberfläche der Ablagerungsquelle 4 aus der Richtung, mit dem Winkel zein Bezug auf die Linie senkrecht zu deren Oberfläche längs der nach außen geneigten äußeren Wand 49b auftreffen. Somit kann der Elektronenstrahl 20 die Verdampfungsquelle 4 erreichen, ohne durch eine Blendenplatte 21, die einen Schlitz 21a für die Ablagerung hat und die längs des Umfangs der Kühltrommel 13 angeordnet ist, oder durch eine Ausrüstung 22 wie eine Filmdickenlehre, die in der Nähe der Blendenplatte 21 angeordnet ist, unterbrochen zu werden.An electron beam 20 can be directed onto the surface of the deposition source 4 from the direction with the angle zein with respect to the line perpendicular to its surface meet along the outwardly sloping outer wall 49b. Thus, the electron beam 20 reach the evaporation source 4 without passing through a diaphragm plate 21, the one Has slot 21a for the deposit and which runs along the circumference of the cooling drum 13 or by equipment 22 such as a film thickness gauge included in the Near the aperture plate 21 is arranged to be interrupted.

Das reflektierende Führungswandteil 49 kann wie in Fig. 9 gczeigt abgewandelt sein, wo nur der obere Bereich 49b' der Außenwand nach außen geneigt ist.The reflective guide wall part 49 can as shown in Fig. 9 gc modified where only the upper portion 49b 'of the outer wall slopes outward.

Der Neigungswinkel der äußeren Wand ist so festgelegt, daß der Elektronenstrahl auf die Oberfläche der im Ofen 3 enthaltenen Verdampfungsfläche 4 unter einem Winkel von 100 oder mehr bezogen auf die Senkrechte auf die Oberfläche der Verdampfungsquelle 4 auftreffen kann. Insbesondere wird der Neigungswinkel der äußeren Wand aus dem Bereich von 100 bis 600 gewählt. Wenn der Neigungswinkel der äußeren Wand innerhalb dieses Bereiches liegt, kann das Teil 49 mit der nach außen geneigten reflektierenden Führungswand den Dampf strom hinreichend zum Substrat führen und einen hohen Ablagerungswirkungsgrad sicherstellen.The angle of inclination of the outer wall is set so that the electron beam onto the surface of the evaporation surface 4 contained in the furnace 3 at an angle of 100 or more in terms of the normal to the surface of the evaporation source 4 can hit. In particular, the angle of inclination of the outer wall is determined from the Range from 100 to 600 selected. When the angle of inclination of the outer wall within this area is, the part 49 with the outwardly inclined reflective Guide wall lead the steam flow sufficiently to the substrate and a high deposition efficiency to ensure.

Die in Fig. 7 bis 9 gezeigte Ausführungsform ist besonders nützlich für die Schrägablagerungsmethode, wo ein Bandsubstrat längs einer Kühltrommel mit großem Durchmesser geschickt wird und ein Elektronenstrahl auf die Verdampfungsquelle nicht direkt von oberhalb des Gefäßes (Schmelztiegel, Ofen oder dgl.), das sie enthält, angewandt werden kann. Diese Ausführungsform beseitigt die Notwendigkeit, den Elektronenstrahl scharf zu krümmen, um ihn zur Verdampfungsquelle von direkt oberhalb der oberen Öffnung der reflektierenden Führungswand zu richten. Wenn der Elektronenstrahl scharf gekrümmt wird, wird der Strahl gestört und liefert nur eine geringe Verdampfungsrate des Ablagerungsmaterials.The embodiment shown in Figures 7-9 is particularly useful for the inclined deposition method, where a tape substrate is along a cooling drum with large diameter is sent and an electron beam is sent to the evaporation source not directly from above the vessel (crucible, furnace or similar) that contains it, can be applied. This embodiment eliminates the need for the electron beam to bend sharply to bring it to the source of evaporation from just above the top Opening of the reflective guide wall to be directed. When the electron beam is sharp is curved, the jet is disturbed and provides only a low rate of evaporation of the sedimentation material.

Diese Ausführungsform ist auch dann wirksam, wenn es nicht gewünscht ist, ein Loch in der reflektierenden Führungswand vorzusehen, um dem Elektronenstrahl zu erlauben, die Verdampfungsquelle zu erreichen. Ein solches Loch muß ein langes Querloch (oder Schlitz) sein, um die Quer-Hin- und Herbewegung des Elektronenstrahls zu erlauben, und der Dampfstrom entweicht durch das lange Loch, was zu einem niedrigen Ablagerungswirkungsgrad führt.This embodiment is effective even when it is not desired is to provide a hole in the reflective guide wall to allow the electron beam to allow the evaporation source to be reached. Such a hole must be a long one Transverse hole (or slit) to accommodate the transverse reciprocation of the electron beam to allow, and the steam flow escapes through the long hole, resulting in a low one Deposition efficiency leads.

Die Erfindung. kann nicht nur auf die Vakuumablagerung bzw.The invention. can not only refer to vacuum deposition or

-bedampfung, sondern auch auf Methoden wie das Ionenplattieren,.vapor deposition, but also to methods such as ion plating.

Sputtern oder dgl. angewandt werden. Darüber hinaus kann das Substrat auch ein Kunststofffilm oder Blatt, das z.B. aus Zellulose-Triazetat, Polycarbonat, Polyimid, Polyäthylenterephthalat oder dgl. sein. Das Substrat kann auch Glas, Keramik oder dgl.Sputtering or the like. Can be used. In addition, the substrate can also a plastic film or sheet made of e.g. cellulose triacetate, polycarbonate, Polyimide, polyethylene terephthalate or the like. Be. The substrate can also be glass, ceramic or the like

sein.be.

Fig. 10, 11 und 12 zeigen weitere Ausführungsformen des Gerätes gemäß der Erfindung, wobei der Ablagerungswirkungsgrad durch Verwendung von Hochvakuum-Ionenplattieren weiter verbessert ist.10, 11 and 12 show further embodiments of the device according to of the invention, with the deposition efficiency by using high vacuum ion plating is further improved.

In diesen Figuren sind die gleichen Abschnitte durch die gleichen Bezugszeichen wie die in Fig. 1 bis 3 verwendeten angedeutet.In these figures, the same sections pass through the same Reference numerals like those used in FIGS. 1 to 3 are indicated.

In der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform ist eine Ionisierungsfördereinrichtung 33 zur Verstärkung der Ionisierung des Dampfstromes oberhalb der oberen Öffnungsfläche 8 der Dampfstromverbreitungsverhinderungseinrichtung 6 angeordnet. Die Ionisierungsförderungseinrichtung 33 besteht aus einer Thermoelektronenquelle 34 und einer Ionisierungselektrode 35. Die Thermoelektronenquelle 34 ist eine spiralige oder geradegestreckte stangenförmige Fadenanordnung aus hochschmelzendem Material wie W, Ta, Mo, einer Legierung,die diese oder dgl.In the embodiment shown in FIG. 10, there is an ionization conveyor 33 to increase the ionization of the vapor flow above the upper opening area 8 of the vapor flow prevention device 6 is arranged. The ionization promoter 33 consists of a thermoelectron source 34 and an ionization electrode 35. The thermoelectron source 34 is a spiral or straight rod-shaped Thread arrangement made of refractory material such as W, Ta, Mo, an alloy that this or the like.

enthält, an die eine Gleich- oder Wechselspannung angelegt ist, um Thermoelektronen daraus auszusenden. Vorzugsweise ist die Thermoelektronenquelle 34 der oberen öffnungsfläche 8 so nah wie möglich angeordnet.contains to which a direct or alternating voltage is applied to Send out thermoelectrons from it. Preferably the thermoelectron source is 34 of the upper opening surface 8 arranged as close as possible.

Die Ionisierungselektrode 35 ist in einen Stab oder eine Stange, eine glatte Platte oder eine Ringform geformt, und aus einem leitenden Material wie Ag, Cu, W, Ta, Mo, rostfreiem Stahl oder dgl. hergestellt. Sie ist in der Nähe von und oberhalb der oberen Öffnungsfläche 8 angeordnet, so daß sie die VerdnmpZungsverteilung des Dampfstromes V nicht sehr stört. Eine Gleich-oder Wechselspannung wird an die Ionisierungselektrode 35 angelegt.The ionization electrode 35 is in a rod or a rod, a smooth plate or ring shape shaped, and made of a conductive material such as Ag, Cu, W, Ta, Mo, stainless steel, or the like. She is near and arranged above the upper opening surface 8, so that they the VerdnmpZungs distribution of the steam flow V does not interfere very much. An equal or AC voltage is applied to the ionization electrode 35.

Die Strahlkonvergierungselektrode 14 dient dazu, den Ionenstrahl zu konvergieren, und ist oberhalb der Ionisierungselektrode 35 und in der Nähe der vorbestimmten Ablagerungsoberfläche an der unteren Seite des Substrats 18 angeordnet. Wie schon oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, ist die Strahlkonvergierungselektrode 14 aus einem hochschmelzenden Material wie W, Ta, Mo, rostfreiem Stahl oder dgl. hergestellt, und mit einem negativen Potential beaufschlagt.The beam converging electrode 14 serves to direct the ion beam converge, and is above the ionizing electrode 35 and near the predetermined deposition surface on the lower side of the substrate 18. As already described above with reference to FIG. 1, the beam converging electrode is 14 made of a refractory material such as W, Ta, Mo, stainless steel or the like. produced, and applied with a negative potential.

Nach dem Durchgang durch die obere öffnungsfläche 8 trifft der Dampfstrom V, der durch das reflektierende Führungswandteil 9 wie unter Bezugnahme auf die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform beschrieben zu hoher Dichte konvergiert wurde, wirksam gegen die Thermoelektronen, die von der geheizten Thermoelektronenquelle 34 ausgesandt werden und deren.Bewegung angemessen durch die Ionisierungselektrode 35 gesteuert wird. Auf diese Weise werden die Dampfteilchen wirksam ionisiert (positiv). Es ist auch möglich, die Ionisierungselektrode 35 unterhalb der Thermoelektronenquelle 34 anzuordnen, umgekehrt zur in Fig. 10 gezeigten Anordnung, ohne die Ionisierungsrate ungünstig zu beeinflussen. Die senkrechten Stellungen dieser Teile 34 und 35 können geeignet entsprechend den gewünschten Entwurfsbedingungen bestimmt werden.After passing through the upper opening area 8, the steam stream hits V passing through the reflective guide wall part 9 as referring to FIG The embodiment shown in Fig. 1 has been described converged to high density, effective against the thermoelectrons emitted by the heated thermoelectron source 34 and their movement appropriately through the ionization electrode 35 is controlled. In this way, the vapor particles are effectively ionized (positive). It is also possible to place the ionization electrode 35 below the thermoelectron source 34, the reverse of the arrangement shown in FIG. 10, without the ionization rate unfavorable influence. The vertical positions of these parts 34 and 35 can can be appropriately determined according to the desired design conditions.

Die an die Ionisierungselektrode 35 angelegte Spannung liegt i.a. im Bereich von 30 V bis 500 V. Unangemessene Spannungen beeinflussen die Ionisierungsrate ungünstig.The voltage applied to the ionization electrode 35 is generally in the range of 30 V to 500 V. Inappropriate voltages affect the ionization rate unfavorable.

Der durch die Ionisierungsförderungseinrichtung 33 wirksam und stabil ionisierte Dampfstrom V, nämlich der Ionenstrahl, wird dann letztendlich konvergiert und zu einem gewünschten Einfallswinkel zum Substrat 18 durch die Strahlkonvergierungselektrode 14, die richtig in der Nähe der vorbestimmten Ablagerungsfläche des Substrats 18 angeordnet ist, gerichtet. Somit geht der Ionenstrahl durch die Zwischenräume im Netzwerk der Elektrode 14 hindurch und lagert sich dann auf die Oberfläche des Substrats 18 mit hohem Wirkungsgrad ab.That by the ionization promoter 33 is effective and stable ionized vapor flow V, namely the ion beam, is then ultimately converged and at a desired angle of incidence to substrate 18 through the beam converging electrode 14, which are properly located in the vicinity of the predetermined deposition area of the substrate 18 is directed. Thus the ion beam passes through the gaps in the network of Electrode 14 through and then deposited on the surface of the substrate 18 with high efficiency.

Die an die Strahlkonvergierungselektrode 14 angelegte Spannung wird im allgemeinen auf einen Wert zwischen -100 V bis -3000 V eingestelltUnangemessene Spannungen, die an die Elektrode 14 angelegt werden, beeinflussen die Geschwindigkeit des Ionenstrahls V ungünstig, was zu einem sehr geringen konvergierenden Effekt und zum Sputtern des abgelagerten Filmes führt.The voltage applied to the beam converging electrode 14 becomes generally set to a value between -100 V to -3000 V. Inappropriate Voltages applied to the electrode 14 affect the speed of the ion beam V is unfavorable, resulting in a very small converging effect and results in sputtering of the deposited film.

In der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform der Erfindung dient das reflektierende Führungswandteil 9 auch als die Thermoelektronenquelle, und der Ofen 3 als die Ionisierungsförderungselektrode. Im allgemeinen wird eine Spannung im Bereich von 30 V bis 500 V bezogen auf das reflektierende Führungswandteil 9 an den Ofen 3 angelegt.In the embodiment of the invention shown in FIG. 11, this is used reflective guide wall part 9 also as the thermoelectron source, and the furnace 3 as the ionization promoting electrode. In general, a voltage in the Range from 30 V to 500 V based on the reflective guide wall part 9 the furnace 3 is applied.

In Fig. 12 sind die Thermoelektronenquelle 34 und die Ionisierungsförderungselektrode 35 in den Raum im reflektierenden Führungswandteil 9 eingesetzt. Diese Anordnung kann deren dichteren und stabileren Dampfstrom ionisieren.In Fig. 12 are the thermoelectron source 34 and the ionization promoting electrode 35 inserted into the space in the reflective guide wall part 9. This arrangement can ionize their denser and more stable vapor flow.

Das Teil 9 mit reflektierenden Führungswänden, das in den in Fig. 10 bis 12 gezeigten Ausführungsformen verwandt wird, kann auch wie in Fig. 4 bis 6 gezeigt abgewandelt werden. Insbesondere wenn das Teil 9 nur zwei Wände hat, ist es möglich, das Teil 9 mit der Ionisierungsförderungsfunktion durch Anlegen eines Potentials zwischen den zwei Wänden auszustatten. In den in Fig. 10 und 12 gezeigten Ausführungsformen ist cs auch möglich, die Dampfstromverteilungsverhinderungseinrichtung 6 mit dem Ofen 3 zu integrieren, um den Wärmeübergang zu begrenzen, wie schon mit Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.The part 9 with reflective guide walls, which is shown in the in Fig. 10 to 12 shown embodiments is used, can also as in Fig. 4 to 6 shown can be modified. Especially when the part 9 has only two walls it possible to the part 9 with the ionization promoting function by applying a Equip potential between the two walls. In those shown in Figs Embodiments are also possible, the vapor flow distribution prevention device 6 to be integrated with the furnace 3 in order to limit the heat transfer, as with Described with reference to FIG. 1.

Weiter sind verschiedene andere Abwandlungen in Fig. 10 bis 12 möglich, wie schon mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben. Wenn das reflektierende Führungswandteil 9 nicht als die Ionisierungsförderungseinrichtung dient, kann es auch aus einem keramischen Material wie MgO, BN-Zusammcnsetzung (composite), Al203, ZrO2 oder dgl. hergestellt sein.Various other modifications are also possible in FIGS. 10 to 12, as already described with reference to FIG. When the reflective guide wall part 9 does not serve as the ionization promoter, it may consist of a ceramic material such as MgO, BN composition (composite), Al203, ZrO2 or the like. be made.

Das in Fig. 10, 11 oder 12 gezeigte Hochvakuum-Ionenplattierungsgerät gemäß der Erfindung kann den Dampfstrom äußerst wirksam und stabil ionisieren und kann auch den Ionenstrahl durch Verwendung eines.elektrischen Feldes hinreichend auf eine gewünschte Richtung konvergieren. Daher kann das Gerät fortlaufend einen abgelagerten Film gleichförmiger Dicke mit einem extrem hohen Ablagerungswirkungsgrad bilden.The high vacuum ion plating apparatus shown in Fig. 10, 11 or 12 according to the invention can ionize the vapor stream extremely efficiently and stably and the ion beam can also be sufficient by using an electric field converge to a desired direction. Therefore, the device can continuously deposited film of uniform thickness with extremely high deposition efficiency form.

In der Erfindung ist die Verdampfungsquelle nicht auf ein magnetisches Material beschränkt, sondern kann auch ein Edelmetall wie Au, Pt, Ag oder dgl. sein.In the invention, the evaporation source is not magnetic Material is limited, but can also be a noble metal such as Au, Pt, Ag or the like.

Die neuartigen Wirkungen der Erfindungen werden mit Hilfe der folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele noch besser verstanden werden.The novel effects of the inventions are demonstrated with the help of the following Examples and comparative examples can be better understood.

Beispiele I bis III Die Ablagerungswirkungsgrade wurden durch Verwenden von Ag und Co-Verdampfungsquellen in dem Gerät, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, unter den Bedingungen (I bis III),die in der unten stehenden Tabelle dargelegt sind, gemessen. Die Ergebnisse waren wie in der Tabelle gezeigt. Examples I to III The deposition efficiencies were determined by using of Ag and Co evaporation sources in the apparatus as shown in Fig. 1 below measured under the conditions (I to III) set out in the table below. The results were as shown in the table.

Vergleichende Beispiele I bis III Die Ablagerungswirkungsgrade wurden in der gleichen Weise wie in Beispielen I bis III beschrieben gemessen, außer daß das reflektierende Führungswandteil aus dem in Fig. 1 gezeigten Gerät entfernt wurde. Die Ergebnisse waren wie unten gezeigt. J / U 4 OZ MA > 4s U s4 a H Q) N C) U C c, Q) o rd C k m cr\ k U a a- J o a, k-IU1 C v, o kE a, c, -ri 0 H a, o a> -( Ec dYD H O u-c s co cr -ri 8 A ur o r H U Ici c o I N 0 O Q, o a, u o o k r( cu C, O c, rd CYCD U C 7-- X X U .< r X o: 1 le :rd e VI W h UC<d P4 offen 1 offen offen L a, -rl -FJ o (d der Ver- ca. 14000c ca. 18000C ca. 18000c k U a, Ubr - k 14 O O U b h $ ° 4 U] o C tn o - Ln tn tc a, o rd F( -rl In cn, H O W1 0 Glasplatte a Polyäthylenterephthalat H H U ci a n c O' 0 O O U1 U) 1 0 . O k rb ri o c, Id rl oo X X U C3 N6 r Substrat 3 u renden - . * brU Q)o H a) o = N O 9 (d CQ) k k U a, O - a -1J des reflektie- ca. 1400 bis 17000C ca. 1800 bis 19000C ca. 1800 bis 19000C I Q) r= o rd I c( O $ E H ci a> ri O a n I 0 Stärke des Vakuums 5 O Torr 5 x 10 | O r o o m r- O O O U) 1 0 Ablagerungs- Beispiel ld r( 1 X O t) der Erf in- O F tn H X 3 / 1H l l / , E 3$ @$ x O « tF @ o1 / < I O 2 2 t $ t @ t -d h @ -d @ / o O k t N (9 < X ¢ H < X ffi X H ffi c1 / rJ rt O U H fd tU U W U E r b m X I o o < O O tn 3 3 a o o n ho o d / a D h W W h b @ b b X m g g > n O / a a O $q O < h < m / g o Uz: > ' I a > m Q E ux / a) < < E h O O e = O < < W > / b a D O D > O < I I < W w W $ b w $H h h AN g D I D z Q ffi U h b / tTe E h-d < H < O C @ O < < 6 U U Ou p e $ h O < O Q O X b D / ,1 t < 8 N ffi ffi Q 0 G t » t N t h < X g / g h O z n R $ < H h U I o O W O O O U O @ @ X 1 m > O > XS U) h O Sl = h - U) so 3 tX Die in der obigen Tabelle gezeigten Ergebnisse zeigen klar, daß die Erfindung den Ablagerungswirkungsgrad um einen Faktor 20 bis 40 im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen erhöhen kann.Comparative Examples I to III The deposition efficiencies were measured in the same manner as described in Examples I to III, except that the reflective guide wall member was removed from the apparatus shown in FIG. The results were as shown below. J / U 4 OZ MA> 4s U s4 a HQ) NC) U C c, Q) o rd C km cr \ k U a a- Y oa, k-IU1 C v, o kE a, c, -ri 0 H a, o a> - (Ec dYD HO uc s co cr -ri 8 A ur or HU Ici co IN 0 OQ, oa, uoo kr (cu C, O c, rd CYCD UC 7-- X XU. <R X o: 1 le : rd e VI W h UC <d P4 open 1 open open L a, -rl -FJ O (d of the approx. 14000c approx. 18000C approx. 18000c k U a, Ubr - k 14 OOU bh $ ° 4 U] o C tn o - Ln tn tc a, o rd F (-rl In cn, HO W1 0 glass plate a polyethylene terephthalate H HU ci anc O '0 OO U1 U) 1 0. O k rb ri o c, Id rl oo X XU C3 N6 r Substrate 3 u end -. * brU Q) o H a) o = NO 9 (d CQ) k k U a, O - a -1J of the reflect- approx. 1400 to 17000C approx. 1800 to 19000C approx. 1800 to 19000C I Q) r = o rd I c (O $ E H ci a> ri O an I 0 Strength of the vacuum 5 O Torr 5 x 10 | O r oom r- O OOU) 1 0 Deposit example ld r (1 XO t) of the OF tn H X 3 / 1H ll /, E 3 $ @ $ x O «tF @ o1 / <IO 2 2 t $ t @ t -dh @ -d @ / o O kt N (9 <X ¢ H <X ffi XH ffi c1 / rJ rt OUH fd tU UWUE rbm XI oo <OO tn 3 3 aoon ho o d / a D h WW hb @ bb X mgg> n O / aa O $ q O <h < m / go Uz:>' I a> m QE ux / a) <<E h OO e = O <<W> / ba DOD> O <I I <W w W $ bw $ H hh AN g D ID z Q ffi U hb / tTe E hd <H <OC @ O < <6 UU Ou pe $ h O <OQOX b D /, 1 t <8 N ffi ffi Q 0 G t »t N th <X g / gh O zn R $ <H h U I o OWOOOUO @ @ X 1 m>O> XS U) h O Sl = h - U) so 3 tX The results shown in the above table clearly show that the invention can increase the deposition efficiency by a factor of 20 to 40 as compared with the comparative examples.

Ende der Beschre.ibung End of description

Claims

A method and apparatus for forming a thin film A method of forming a thin film on a substrate, g e k e n n n z e i c h n e t d u r c h, in a vacuum, passing a stream of vapor through which obtained by heating an evaporation source, through a space passed through a reflective guide wall of a vapor flow prevention device between the evaporation source and a substrate for supporting a thin film is limited, reflecting a portion of the vapor flow from the inner surface the reflective guide wall, which is set to at least the reflection temperature which the steam flow is reflected is heated to the part of the steam flow to unite with its other subset, thereby reducing the evaporation distribution the entirety of the steam flow converges, and then deposition the vapor particles in the vapor stream onto the substrate to form a thin film thereon form.

2. The method according to claim 1, characterized by impinging of thermoelectrons emitted from a thermoelectron source on the high density Steam flow converging by the steam flow prevention means to increase the ionization of the vapor stream and then converge the evaporation distribution of the stream of ionized vapor through an electric Field in a desired direction with respect to the substrate, causing the vapor particles be deposited in the vapor stream on the substrate in order to produce a thin film thereon form.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Evaporation source made of a noble metal, a magnetic material, an organic one Lubricant or a high molecular weight material.

4. Apparatus for forming a thin film on a substrate, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 3, g e k e n.n.z e i c h n e t by, in a vacuum, an evaporation source (4), a Oven (3) for accommodating the evaporation source, a heating device (5) for heat evaporation the evaporation source, a vapor flow prevention device (6) with at least one upper (8) and one lower (7) opening area around the steam flow (V) to allow passage and a reflective guide wall part (9; 19; 29; 39; 49), which is provided with an inner surface that is at least the reflection temperature at which the vapor stream is reflected from it, can be heated is, and a Substrate (18) for supporting a thin deposited Film thereon, the vapor flow prevention means serving to the evaporation distribution of the vapor stream effectively through the inner surface of the reflective guide wall part to converge without loss of amount of To generate vapor particles contained in the vapor stream.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that a part (49b, 49b ') of the reflective guide wall (49) 100 to 600 inclined outwards is to allow an electron beam to heat the evaporation source (4), to the evaporation source from above in the 100 or more to the perpendicular to the Surface of the evaporation source inclined direction.

6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized by an ionization promotion device (33) the ionization of the steam flowing through the steam diffusion prevention device (6) was converged, and an ion beam converging device (14) to converge the evaporation distribution of the flow of ionized vapor by an electric field in a desired direction with respect to the substrate, wherein the ion beam converging means is in the path of the vapor stream downstream of the Ionization conveyor is arranged.

7. Device according to one of claims 4 or 5, characterized in that that the reflective. Guide wall part (9) and the oven (3) together also as serve the ionization enhancer.

8. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that that the ionization promoter in the room in the reflective Guide wall part is used.

9. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that that the vapor flow prevention device (6) is a heat shield member (10) having the peripheral region of the reflective guide wall part (9) covered.

10. Device according to one of claims 4 to 9, characterized in that that the evaporation source (4) is made of a noble metal, a magnetic material, an organic lubricant or a high molecular weight material.

11. Device according to one of claims 4 to 6, 9 or 10, characterized characterized in that the vapor flow prevention means are substantially is integral with the furnace (3).