JP2774541B2 - Thin film forming equipment - Google Patents

Thin film forming equipment

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JP2774541B2
JP2774541B2 JP1354589A JP1354589A JP2774541B2 JP 2774541 B2 JP2774541 B2 JP 2774541B2 JP 1354589 A JP1354589 A JP 1354589A JP 1354589 A JP1354589 A JP 1354589A JP 2774541 B2 JP2774541 B2 JP 2774541B2
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和三郎 太田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、CVD法(化学的蒸着法)の長所である強い
反応性と、PVD法(物理的蒸着法)の長所である高真空
中での成膜とを同時に実現し、且つ、大面積基板上への
均一な薄膜形成をも可能とする薄膜形成装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to strong reactivity which is an advantage of CVD (chemical vapor deposition), and high vacuum which is an advantage of PVD (physical vapor deposition). The present invention relates to a thin film forming apparatus that realizes film formation at the same time and also enables uniform thin film formation on a large-area substrate.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

被薄膜形成基板(以下、基板と称する)上に薄膜を形
成する薄膜形成装置としては、CVD法やPVD法などを利用
した種々のものが提案され、その方法も極めて多岐にわ
たっている。
As a thin film forming apparatus for forming a thin film on a thin film forming substrate (hereinafter, referred to as a substrate), various apparatuses utilizing a CVD method, a PVD method, and the like have been proposed, and the methods are also extremely diverse.

しかし、従来の薄膜形成装置にあっては、形成された
膜の基板との密着性が弱かったり、あるいは、耐熱性の
無い基板上への薄膜形成が困難であったり、また、大面
積基板上に一様に薄膜を形成する場合に、均一な薄膜形
成が困難であったりする等の問題があった。
However, in the conventional thin film forming apparatus, the adhesion of the formed film to the substrate is weak, or it is difficult to form a thin film on a substrate having no heat resistance, or on a large area substrate. However, when a thin film is formed uniformly, it is difficult to form a uniform thin film.

そこで、本出願人は先に、薄膜形成装置として、真空
槽内に、基板を蒸発源に対向させて保持する対向電極
と、この対向電極と蒸発源との間にグリッドを配置する
と共に、グリッドと蒸発源との間に熱電子発生用のフィ
ラメントを配し、グリッドをフィラメントに対して正電
位にして薄膜形成を行なう装置を提案した(特開昭59−
89763号公報参照)。
Therefore, the present applicant has previously arranged, as a thin film forming apparatus, a counter electrode for holding a substrate facing an evaporation source in a vacuum chamber and a grid between the counter electrode and the evaporation source, and a grid. There has been proposed an apparatus in which a filament for generating thermoelectrons is disposed between a filament and an evaporation source, and a grid is formed at a positive potential with respect to the filament to form a thin film (JP-A-59-5959)
89763).

この薄膜形成装置では、蒸発源から蒸発した蒸発物質
は、先ず、フィラメントからの熱電子によりイオン化さ
れ、このイオン化された蒸発物質は、グリッドを通過す
ることにより、グリッドから対向電極に向かう電界の作
用により加速されて被薄膜形成基板に衝突し、密着性の
良い薄膜が形成されるという特徴を有している。
In this thin film forming apparatus, the evaporating substance evaporated from the evaporation source is first ionized by thermionic electrons from the filament, and the ionized evaporating substance passes through the grid and acts as an electric field from the grid to the counter electrode. And is collided with the substrate on which the thin film is to be formed, whereby a thin film having good adhesion is formed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、上記薄膜形成装置においては、大面積
基板上に薄膜形成する場合、グリッドからの電界の作用
により、一般の真空蒸着と比較すると基板面内の膜厚分
布は均一になろうとするが、蒸発源と対向電極の位置関
係による膜厚分布への影響が大きく、必ずしも均一な膜
厚に成らないといった問題があった。
However, in the above-described thin film forming apparatus, when a thin film is formed on a large-area substrate, the film thickness distribution on the substrate surface tends to be uniform due to the action of an electric field from the grid as compared with general vacuum deposition. There is a problem that the positional relationship between the source and the counter electrode greatly affects the film thickness distribution, and the film thickness is not always uniform.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、基
板に対して極めて強い密着性を持った薄膜を形成でき、
耐熱性の無いプラスチック等も基板として用いることが
可能で、なおかつ、大面積基板上にも均一な薄膜形成が
可能な、新規な薄膜形成装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, can form a thin film having extremely strong adhesion to the substrate,
It is an object of the present invention to provide a novel thin film forming apparatus capable of using a plastic or the like having no heat resistance as a substrate and capable of forming a uniform thin film on a large-area substrate.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するため、本発明による薄膜形成装置
は、活性ガス若しくは不活性ガスあるいはこれら両者の
混合ガスが導入される真空槽と、この真空槽内において
蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、上記真空槽内に
おいて上記蒸発源と対向するように配置され被薄膜形成
基板を保持する対電極と、上記蒸発源と対電極との間に
配備された熱電子発生用のフィラメントと、このフィラ
メントと上記対電極との間に配備され蒸発物質を通過さ
せうるグリッドと、真空槽内に所定の電気的状態を実現
するための電源手段と、真空槽内と上記電源手段とを電
気的に連結する導電手段とを有し、上記フィラメントに
対し、上記グリッドが正電位となるようにし、且つ、グ
リッド面内の電位分布を調節可能としたことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, a thin film forming apparatus according to the present invention includes a vacuum chamber into which an active gas or an inert gas or a mixed gas thereof is introduced, and an evaporation source for evaporating an evaporant in the vacuum chamber. A counter electrode that is disposed in the vacuum chamber so as to face the evaporation source and holds the thin film formation substrate; a filament for generating thermoelectrons disposed between the evaporation source and the counter electrode; A grid provided between the electrode and the counter electrode, through which evaporating substances can pass, power supply means for realizing a predetermined electrical state in the vacuum chamber, and electrically connecting the power supply means in the vacuum chamber with the power supply means Conductive means for making the grid have a positive potential with respect to the filament and adjusting the potential distribution in the grid plane.

〔作用〕[Action]

本発明による薄膜形成装置において、上記真空槽は、
その内部空間に活性ガス若しくは不活性ガス、あるいは
両者の混合ガスを導入しうるようになっており、蒸発
源、対電極、フィラメント、グリッドは真空槽内に配備
される。
In the thin film forming apparatus according to the present invention, the vacuum chamber is
An active gas, an inert gas, or a mixed gas of both can be introduced into the internal space, and an evaporation source, a counter electrode, a filament, and a grid are provided in a vacuum chamber.

上記真空槽内に配備された対電極と蒸発源は、互いに
対向するように配設され、上記対電極は、蒸発源と対向
する側に被薄膜形成基板を保持するようになっている。
The counter electrode and the evaporation source provided in the vacuum chamber are disposed so as to face each other, and the counter electrode is configured to hold the thin film formation substrate on the side facing the evaporation source.

上記グリッドは蒸発物質を通過させうるものであっ
て、蒸発源と対電極の間に介設され、電源手段によりフ
ィラメントに対して正電位にされる。従って、薄膜形成
時には、発生する電界はグリッドからフィラメントに向
かう。また、グリッドの電位は、電源手段等によりグリ
ッド面内において変動可能となっている。
The grid is capable of passing an evaporating substance, is interposed between the evaporation source and the counter electrode, and is set to a positive potential with respect to the filament by a power supply means. Therefore, when a thin film is formed, the generated electric field travels from the grid to the filament. Further, the potential of the grid can be varied in the grid plane by power supply means or the like.

上記フィラメントは熱電子発生用であって、蒸発源と
グリッドの間に配備される。
The filament is for generating thermoelectrons and is provided between the evaporation source and the grid.

上記電源手段は、真空槽内に所定の電気的状態を実現
するための手段であり、この電源手段と真空槽内部が、
導電手段により電気的に連結される。
The power supply means is means for realizing a predetermined electrical state in the vacuum chamber, and the power supply means and the inside of the vacuum chamber are:
They are electrically connected by conductive means.

したがって、上記構成の薄膜形成装置においては、フ
ィラメントの加熱とグリッドの電位の調整により安定な
プラズマ状態をつくることができ、また、グリッドの電
位に分布を与えることにより、イオンの方向を制御する
ことができるため、基板上に均一な薄膜を安定に供給す
ることができる。
Therefore, in the thin film forming apparatus having the above configuration, a stable plasma state can be created by heating the filament and adjusting the grid potential, and the direction of ions can be controlled by giving a distribution to the grid potential. Therefore, a uniform thin film can be stably supplied on the substrate.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、本発明を図示の一実施例に基づいて詳細に説明
する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on one embodiment shown in the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す薄膜形成装置の概略
的構成図を示しており、同図において、図中符号1はベ
ルジャー、符号2はベースプレートを夫々示しており、
ベルジャー1とベースプレート2は、パッキング3によ
り一体化されて真空槽を構成し、内部空間には符号4で
示すようなガス導入管とバルブ等の公知の適宜の方法に
より、活性ガス、及び/または不活性ガスを導入できる
ようになっている。また、ベースプレート2の中央部に
穿設された孔2Aは、図示されない真空排気系に連結され
ている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a thin film forming apparatus showing one embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a bell jar, and reference numeral 2 denotes a base plate.
The bell jar 1 and the base plate 2 are integrated by a packing 3 to form a vacuum chamber, and an active gas and / or an active space is formed in the internal space by a known appropriate method such as a gas introduction pipe and a valve indicated by reference numeral 4. Inert gas can be introduced. A hole 2A formed in the center of the base plate 2 is connected to a vacuum exhaust system (not shown).

ベースプレート2には、真空槽内部の機密性を保ち、
且つ、ベースプレート2との電気的絶縁性を保ちつつ支
持体をかねた電極9,10,11,12が配設されている。これら
電極9,10,11,12は、真空槽内部と外側とを電気的に連結
するものであって、他の配線具と共に導電手段を構成す
る。
The base plate 2 keeps the confidentiality inside the vacuum chamber,
Further, electrodes 9, 10, 11, and 12, which also serve as a support while maintaining electrical insulation from the base plate 2, are provided. These electrodes 9, 10, 11, 12 electrically connect the inside and the outside of the vacuum chamber, and constitute conductive means together with other wiring members.

上記電極の内、一対の電極11の間には、その間にタン
グステン、モリブデン、タンタル等の金属をボード状に
形成した抵抗加熱式の蒸発源8が支持されている。この
蒸発源8の形状は、ボート状に代えてコイル状、または
ルツボ状としてもよい。尚、このような蒸発源に代え
て、電子ビーム蒸発源等、従来の真空蒸発方式で用いら
れている蒸発源を適宜使用することができる。
Among the above-mentioned electrodes, between a pair of electrodes 11, a resistance heating type evaporation source 8 in which a metal such as tungsten, molybdenum, tantalum or the like is formed in a board shape is supported. The shape of the evaporation source 8 may be a coil or a crucible instead of a boat. Instead of such an evaporation source, an evaporation source such as an electron beam evaporation source used in a conventional vacuum evaporation method can be appropriately used.

また、他の一対の電極10の間には、タングステン等に
よる熱電子発生用のフィラメント7が支持されている。
このフィラメント7の形状は、複数本のフィラメントを
平行に配列したり、網目状にしたりするなどして、蒸発
源から蒸発した蒸発物質の粒子の拡がりをカバーするよ
うに定められている。
Further, between the other pair of electrodes 10, a filament 7 for generating thermoelectrons made of tungsten or the like is supported.
The shape of the filament 7 is determined such that a plurality of filaments are arranged in parallel or meshed to cover the spread of particles of the evaporated substance evaporated from the evaporation source.

電極12にはグリッド6が支持されており、このグリッ
ド6は蒸発した蒸発物質を対電極5側へ通過させうるよ
うに形状を定めるのであるが、本実施例においては網目
状である。
A grid 6 is supported on the electrode 12, and the grid 6 is shaped so as to allow the evaporated substance to pass to the counter electrode 5 side. In this embodiment, the grid 6 has a mesh shape.

電極9の先端部には対電極5が支持されており、この
対電極5の蒸発源8に対向する側の面に、被薄膜形成基
板100が適宜の方法で保持される。尚、電極9は、図示
の例においてはそのまま接地されているが、この間に直
流電源をいれて対電極5にバイアスをかけてもよい。
The counter electrode 5 is supported on the tip of the electrode 9, and the substrate 100 on which the thin film is to be formed is held on a surface of the counter electrode 5 facing the evaporation source 8 by an appropriate method. Although the electrode 9 is grounded as it is in the illustrated example, a DC power supply may be applied during this time to bias the counter electrode 5.

蒸発源8を支持する電極11は、加熱用の交流電源20に
接続されているが、電源としては交流電源に代えて直流
電源にしてもよく、直流電源の場合は正負の向きはどち
らの場合でもよい。
The electrode 11 supporting the evaporation source 8 is connected to an AC power supply 20 for heating. However, the power supply may be a DC power supply instead of the AC power supply. May be.

また、フィラメント7を支持する電極10は電源22に接
続されているが、電源22は上記電源20と同様に、交流、
直流のどちらを用いてもよい。
Further, the electrode 10 supporting the filament 7 is connected to a power supply 22.
Either of direct current may be used.

また、電極12は直流電圧電源21の正極側に接続され、
同電源の負側は図示の例では電極10の片側に接続され
る。従って、グリッド6はフィラメント7に対して正電
位となり、グリッド6とフィラメント7の間では電界は
グリッド6からフィラメント7へ向かう。また、グリッ
ド6は図示の例では、可変抵抗器によって4分割で電位
を変えられるようになっているが、夫々違う直流電源を
用いて電位変動操作するなど、任意の方法によりグリッ
ド6面内の電位分布を操作できるようになっていればよ
い。また、図中における可変抵抗をはさんでの結線は、
薄膜形成に影響の無いようにグリッド6の周辺に付けた
り、細く小さくする等となっている。
Further, the electrode 12 is connected to the positive electrode side of the DC voltage power supply 21,
The negative side of the power supply is connected to one side of the electrode 10 in the illustrated example. Therefore, the grid 6 has a positive potential with respect to the filament 7, and the electric field is directed from the grid 6 to the filament 7 between the grid 6 and the filament 7. In the illustrated example, the potential of the grid 6 can be changed in four by a variable resistor. However, the potential in the grid 6 can be changed by an arbitrary method, such as performing a potential change operation using different DC power supplies. It is sufficient that the potential distribution can be manipulated. The connection between the variable resistors in the figure is
It is attached to the periphery of the grid 6 so as not to affect the formation of the thin film, or is made thinner and smaller.

ここで、第1図における電源21の片側は、そのまま接
地されているが、この間に、直流電源をいれて蒸発源8
及び/またはフィラメント7にバイアスをかけてもよ
い。
Here, one side of the power supply 21 in FIG. 1 is grounded as it is.
And / or the filament 7 may be biased.

尚、図中における接地は、必ずしも必要ではない。 Note that grounding in the figure is not always necessary.

また、実際には、上記各電極と電源との電気的接続に
は、導電手段の一部を構成する種々のスイッチを含み、
これらのスイッチの操作により蒸着プロセスを実行する
のであるが、これらのスイッチ類は図中には示されてお
らず省略されている。
Also, in practice, the electrical connection between each of the electrodes and the power supply includes various switches constituting a part of the conductive means,
The vapor deposition process is performed by operating these switches, but these switches are not shown in the figure and are omitted.

さて、以上の構成からなる薄膜形成装置においては、
フィラメント加熱用電源22とグリッド用直流電源21の調
節により安定なプラズマ状態をつくる事ができる。ま
た、グリッドの電位に分布を与えることにより、イオン
の方向を制御することができ、大面積基板上に均一な薄
膜を安定に供給することができる。
Now, in the thin film forming apparatus having the above configuration,
A stable plasma state can be created by adjusting the filament heating power supply 22 and the grid DC power supply 21. In addition, by giving a distribution to the potential of the grid, the direction of ions can be controlled, and a uniform thin film can be stably supplied on a large-area substrate.

次に、以上の構成からなる薄膜形成装置による薄膜形
成について詳細に説明する。
Next, the formation of a thin film by the thin film forming apparatus having the above configuration will be described in detail.

第1図において、被薄膜形成基板(以下、基板と称
す)100を図の如く対電極5に保持させて蒸発物質を蒸
発源8に保持させる。尚、蒸発物質は、どのような薄膜
を形成するかに応じて選定される。
In FIG. 1, a thin film forming substrate (hereinafter, referred to as a substrate) 100 is held by a counter electrode 5 as shown in FIG. The evaporating substance is selected depending on what kind of thin film is formed.

また、真空槽内には、予め活性ガス若しくは不活性ガ
ス、あるいはこれらの混合ガスが10〜10-3Paの圧力で導
入される。尚、差当っての説明では、この導入ガスを、
例えば、アルゴン等の不活性ガスであるとする。
Further, an active gas, an inert gas, or a mixed gas thereof is previously introduced into the vacuum chamber at a pressure of 10 to 10 −3 Pa. In addition, in the explanation given, this introduced gas is
For example, let it be an inert gas such as argon.

さて、このような条件下において装置を作動させ、蒸
発源8を加熱すると蒸発物質が蒸発される。この蒸発物
質、すなわち、蒸発物質の粒子は、基板100に向かって
拡がりつつ飛行するが、その一部、及び前記導入ガスが
フィラメント7より放出された熱電子との衝突によって
正イオンにイオン化される。
Now, when the apparatus is operated under such conditions and the evaporation source 8 is heated, the evaporated substance is evaporated. The evaporating substance, that is, particles of the evaporating substance fly while spreading toward the substrate 100, and a part thereof and the introduced gas are ionized into positive ions by collision with thermionic electrons emitted from the filament 7. .

このように、一部イオン化された蒸発物質はグリッド
6を通過するが、その際グリッド6近傍において上下に
振動運動する熱電子、及び上記イオン化された導入ガス
との衝突により、さらにイオン化される。
As described above, the partially ionized evaporating substance passes through the grid 6, but at that time, is further ionized by the thermal electrons oscillating vertically in the vicinity of the grid 6 and the collision with the ionized introduced gas.

そして、グリッド6を通過した蒸発物質中、未だイオ
ン化されていない部分は、さらに上記イオン化された導
入ガスとの衝突により、正イオンにイオン化され、イオ
ン化率が高められる。
The unionized portion of the evaporating substance that has passed through the grid 6 is further ionized into positive ions by collision with the ionized introduced gas, and the ionization rate is increased.

こうして、正イオンにイオン化された蒸発物質は、グ
リッド6から対電極5へ向かう電界の作用により、基板
100に向かって加速され、基板100に高速で衝突し付着す
る。尚、このとき、蒸発源8から飛び出した後、イオン
化した蒸発粒子には、グリッド6から対電極5へ向かう
電界の作用により、その電界方向に飛行方向を向かせる
力が働き、これにより、膜厚分布は均一になろうとする
が、さらにグリッド面内において電位を変化させること
により、電界を変化させ、イオン化した蒸発粒子の方向
を制御するようにする。
Thus, the evaporated substance ionized into positive ions is applied to the substrate by the action of an electric field from the grid 6 to the counter electrode 5.
It is accelerated toward 100 and collides and adheres to the substrate 100 at high speed. At this time, after the ionized evaporated particles which have jumped out of the evaporation source 8, a force is applied to the flying particles in the direction of the electric field by the action of the electric field directed from the grid 6 to the counter electrode 5, whereby the film is formed. Although the thickness distribution tends to be uniform, the electric field is changed by changing the electric potential in the grid plane to control the direction of the ionized evaporated particles.

ここで、第2図(a),(b)は、グリッド電位を変
えた場合の真空槽内部の状態例を示し、同図(a)はグ
リッド6に一様な電位を与えた場合のグリッド6から対
電極5への電界を示す図、同図(b)はグリッド面内で
A部分の方がB部分より高電位の場合の電界を示す図で
ある。
2 (a) and 2 (b) show an example of a state inside the vacuum chamber when the grid potential is changed. FIG. 2 (a) shows a grid when a uniform potential is applied to the grid 6. FIG. 6B is a diagram showing an electric field from 6 to the counter electrode 5, and FIG. 7B is a diagram showing an electric field when the potential of the portion A is higher than that of the portion B in the grid plane.

第2図(a),(b)において、蒸発源8から蒸発し
た蒸発物質の粒子は、図中矢印で示したように直線的に
飛行しようとし、途中、一部はイオン化され、グリッド
6を通過する。ここで、グリッド面内のAの部分と、B
の部分に対し、違った値の電位を与えられるようにして
おく。
2 (a) and 2 (b), the particles of the evaporating substance evaporated from the evaporating source 8 try to fly linearly as indicated by the arrows in the figure, and some of them are ionized on the way, and pass. Here, a portion A in the grid plane and a portion B
The potential of a different value can be given to the portion.

ところで、対電極5に取付けられた基板の被薄膜形成
面a,bにおいては、通常の蒸着(グリッドに電位をかけ
ない状態)の場合、その被薄膜形成面に蒸発粒子が到達
する場合に、b面においては垂直入射に近い状態にある
ため、膜の均一性は少ししか損なわれないが、a面にお
いては、入射角、距離の違い等により、不均一な膜にな
ってしまう。
By the way, on the thin film forming surfaces a and b of the substrate attached to the counter electrode 5, in the case of normal vapor deposition (a state in which no potential is applied to the grid), when evaporating particles reach the thin film forming surface, Since the surface b is in a state close to normal incidence, the uniformity of the film is slightly impaired, but the surface a becomes an uneven film due to a difference in the incident angle and the distance.

そこで、グリッド6に一様に電位を与えることによ
り、第2図(a)に示したような電界を作り、イオン化
した粒子の飛行方向を変えると、b面での膜の均一性も
向上し、a面も均一に近づく。さらに、イオン化した蒸
発粒子のa,b面への入射角を垂直入射に近づけるため、
飛行方向を大きく変える必要のあるa面に入射するイオ
ンに対し、グリッド面内のA部分の電位をB方向に比較
して高く設定することにより、第2図(b)に示したよ
うな電界を形成し、a面、b面共に垂直にイオンが入射
するよう制御する。そして、このようにして、大面積基
板上に均一な薄膜形成が行なわれる。尚、図中、真空槽
や保持具、電源関係等は省略している。
Thus, by uniformly applying a potential to the grid 6 to create an electric field as shown in FIG. 2A and changing the flight direction of the ionized particles, the uniformity of the film on the b-plane is improved. , A-plane also approaches uniformity. Furthermore, in order to make the angle of incidence of the ionized vaporized particles on the a and b planes close to normal incidence,
By setting the potential of the portion A in the grid plane higher than that in the direction B for the ions incident on the a-plane, for which the flight direction needs to be largely changed, the electric field as shown in FIG. Is formed, and control is performed such that ions are incident perpendicularly to both the a-plane and the b-plane. Then, a uniform thin film is formed on the large-area substrate in this manner. It should be noted that, in the figure, the vacuum tank, holder, power supply, and the like are omitted.

さて、このようにして形成された薄膜は基板100への
イオン粒子の衝突により形成されるので、基板100への
密着性に優れ、結晶性及び結晶配向性が良好である。
Now, since the thin film thus formed is formed by the collision of the ion particles with the substrate 100, the thin film has excellent adhesion to the substrate 100, and has good crystallinity and crystal orientation.

また、導入ガスとして、活性ガスを単独で、あるいは
不活性ガスと共に導入して成膜を行なうと、蒸発物質を
活性ガスと化合させ、この化合により化合物薄膜を形成
することができる。
Further, when a film is formed by introducing an active gas alone or together with an inert gas as an introduced gas, the evaporated substance is combined with the active gas, and a compound thin film can be formed by this combination.

尚、本発明の薄膜形成装置においては、蒸発物質のイ
オン化率が極めて高く、且つ安定しているので、化合物
薄膜も所望の物性をもつものを容易且つ確実に得ること
ができる。
In the thin film forming apparatus of the present invention, since the ionization rate of the evaporated substance is extremely high and stable, a compound thin film having desired physical properties can be obtained easily and reliably.

例えば、不活性ガスとしてアルゴン、活性ガスとして
酸素を導入して圧力を10〜10-2Paに調整し、蒸発物質と
してアルミニウムを選択すれば、基板上には酸化アルミ
ニウム絶縁性薄膜を形成することができる。
For example, if argon is introduced as an inert gas and oxygen is introduced as an active gas to adjust the pressure to 10 to 10 -2 Pa and aluminum is selected as the evaporating substance, an aluminum oxide insulating thin film can be formed on the substrate. Can be.

また、この場合、蒸発物質として硅素を選べば、二酸
化硅素絶縁性薄膜を得ることができる。また、蒸発物質
としてインジウム、スズを選べば、酸化インジウム、酸
化スズのような導電性の薄膜も得られる。また、活性ガ
スとして窒素、またはアンモニアをアルゴンと共に用
い、蒸発物質としてチタン、タンタルを選べば、窒化チ
タン、窒化タンタルの薄膜を得ることも可能である。
In this case, if silicon is selected as the evaporating substance, a silicon dioxide insulating thin film can be obtained. If indium or tin is selected as the evaporating substance, a conductive thin film such as indium oxide or tin oxide can be obtained. If nitrogen or ammonia is used together with argon as an active gas, and titanium or tantalum is selected as an evaporating substance, a thin film of titanium nitride or tantalum nitride can be obtained.

蒸発物質及び導入ガスのイオン化には、フィラメント
による熱電子が有効に寄与するので、10-2Pa以下の圧力
の高度の真空下においても蒸発物質のイオン化が可能で
あり、このため、薄膜中へのガス分子の取り込みを極め
て少なくすることができるため、高純度の薄膜を得るこ
とができ、また、薄膜の構造も極めて緻密なものとする
ことが可能であり、通常、薄膜の密度はバルクのそれよ
り小さいとされているが、本発明によれば、バルクの密
度に極めて近似した密度が得られることも大きな特徴の
一つである。すなわち、本発明の薄膜形成装置は、IC、
LSI等を構成する半導体薄膜等の形成に極めて適してい
るものである。
Since thermionic electrons from the filaments effectively contribute to the ionization of the vaporized substance and the introduced gas, the vaporized substance can be ionized even under a high vacuum at a pressure of 10 -2 Pa or less. Since the incorporation of gas molecules can be extremely reduced, a high-purity thin film can be obtained, and the structure of the thin film can be extremely dense. According to the present invention, it is said that the density is much smaller than that of the bulk. That is, the thin film forming apparatus of the present invention is an IC,
It is extremely suitable for forming a semiconductor thin film or the like constituting an LSI or the like.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上、図示の一実施例に基づいて説明したように、本
発明によれば、基板に対して極めて強い密着性を持った
薄膜を形成でき、且つ、反応性を必要とする成膜、結晶
化を必要とする成膜を温度という熱エネルギーを与えず
に実現できるので、低温成膜が可能となり、耐熱性の無
いプラスチック等も基板として用いることが可能とな
る。また、大面積基板上に均一な薄膜を形成することも
可能となる。
As described above, according to the embodiment shown in the drawings, according to the present invention, a thin film having extremely strong adhesion to a substrate can be formed, and film formation and crystallization that require reactivity are performed. Can be realized without applying thermal energy such as temperature, so that low-temperature film formation is possible, and a plastic or the like having no heat resistance can be used as a substrate. Further, a uniform thin film can be formed on a large-area substrate.

また、大面積基板上に金属薄膜等のような単一元素に
て構成される薄膜ばかりでなく、化合物薄膜なども密着
性良く、化学量論薄膜により近い状態で且つ均一な膜厚
を有するように作製することができるため、大量生産に
も十分対応することができる。
In addition to a thin film composed of a single element such as a metal thin film on a large-area substrate, a compound thin film and the like have good adhesion, and have a uniform thickness close to a stoichiometric thin film. Therefore, it is possible to sufficiently cope with mass production.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す薄膜形成装置の概略的
構成図、第2図は第1図に示す構成の薄膜形成装置にお
いて、グリッド電位を変えた場合の真空槽内部の状態例
を示し、同図(a)はグリッドに一様な電位を与えた場
合のグリッドから対電極への電界を示す図、同図(b)
はグリッド面内でA部分の方がB部分より高電位の場合
の電界を示す図である。 1……ベルジャー、2……ベースプレート、3……パッ
キング、5……対電極、6……グリッド、7……フィラ
メント、8……蒸発源、9,10,11,12……電極、20……交
流電源、21,22……直流電源、100……被薄膜形成基板。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a thin film forming apparatus showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an example of a state inside a vacuum chamber when a grid potential is changed in the thin film forming apparatus having the configuration shown in FIG. FIG. 4A shows an electric field from the grid to the counter electrode when a uniform potential is applied to the grid, and FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an electric field when the potential of the portion A is higher than that of the portion B in the grid plane. 1 ... bell jar, 2 ... base plate, 3 ... packing, 5 ... counter electrode, 6 ... grid, 7 ... filament, 8 ... evaporation source, 9, 10, 11, 12 ... electrode, 20 ... ... AC power supply, 21,22 ... DC power supply, 100 ... Film-forming substrate.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】活性ガス若しくは不活性ガスあるいはこれ
ら両者の混合ガスが導入される真空槽と、この真空槽内
において蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、上記真
空槽内において上記蒸発源と対向するように配置され被
薄膜形成基板を保持する対電極と、上記蒸発源と対電極
との間に配備された熱電子発生用のフィラメントと、こ
のフィラメントと上記対電極との間に配備され蒸発物質
を通過させうるグリッドと、真空槽内に所定の電気的状
態を実現するための電源手段と、真空槽内と上記電源手
段とを電気的に連結する導電手段とを有し、上記フィラ
メントに対し、上記グリッドが正電位となるようにし、
且つ、グリッド面内の電位分布を調節可能としたことを
特徴とする薄膜形成装置。
1. A vacuum chamber into which an active gas or an inert gas or a mixture thereof is introduced, an evaporation source for evaporating an evaporating substance in the vacuum chamber, and an evaporation source in the vacuum chamber. A counter electrode that is disposed to face the thin film formation substrate, a filament for generating thermoelectrons disposed between the evaporation source and the counter electrode, and is disposed between the filament and the counter electrode. A filament through which the evaporating substance can pass, a power supply for realizing a predetermined electrical state in the vacuum chamber, and a conductive means for electrically connecting the power supply with the vacuum chamber; For the grid to be at a positive potential,
A thin film forming apparatus characterized in that a potential distribution in a grid plane can be adjusted.
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