JPH03134160A - Method and apparatus for producing compound - Google Patents

Method and apparatus for producing compound

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JPH03134160A
JPH03134160A JP26826489A JP26826489A JPH03134160A JP H03134160 A JPH03134160 A JP H03134160A JP 26826489 A JP26826489 A JP 26826489A JP 26826489 A JP26826489 A JP 26826489A JP H03134160 A JPH03134160 A JP H03134160A
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JP
Japan
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substrate
raw material
compound
excited
raw materials
Prior art date
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Application number
JP26826489A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Tokushige
徳重 裕之
Takashi Shibata
尚 柴田
Yuichi Yoshino
吉野 勇一
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Japan Steel Works Ltd
Original Assignee
Japan Steel Works Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To produce the compd. of an exactly controlled compsn. at a low temp. and high speed by applying the respectively independently controlled kinetic energies to respective ionized raw materials and bringing the ions into collision against a substrate, thereby forming the reaction product onto the substrate. CONSTITUTION:The 1st raw material 2 (for example, Si) is heated to evaporate by a heating means 3a and the vapor 2a thereof is excited by an ionizing means 4 to ionize at least a part of the evaporated particles, then the ions are accelerated by an electric field and are brought into collision against the substrate 6 in a hermetic type vessel 1 subjected to a pressure reduction. On the other hand, the 2nd raw material 8d (for example, hydrogen) is excited by an ion gun 8 existing in the position corresponding to the ionizing means 4 to ionize at least a part of the raw material. The ions are accelerated by using the electric field and are brought into collision against the substrate 6. The respectively independently controlled kinetic energies are applied to these raw materials 2, 8d in this way. The two raw materials 2, 8d arrive at the substrate 6 and react without colliding with each other. The compd. having the prescribed compsn. is thus formed on the substrate 6 with the high adhesive strength, density and throwing power.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、化合物の製造方法及び装置に関し、特に、少
なくとも一部がイオン化された第1、第2原料を各々独
立して制御された運動エネルギを与えて基板に衝突させ
て化合物を形成することにより、高い付着力、高い密度
、高い付き回り性によって正確に制御された組成の化合
物を低温で高速に製造するための新規な改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method and an apparatus for producing a compound, and in particular to a method and apparatus for producing a compound, in particular a method for independently controlled movement of first and second raw materials, each of which is at least partially ionized. This invention relates to novel improvements for the rapid production at low temperatures of precisely controlled compositions of compounds with high adhesion, high density, and high coverage by energized bombardment with substrates to form the compounds.

[従来の技術] 従来、用いられていたこの種の化合物の製造方法及び装
置は種々あるが、その中で、代表的なものについて述べ
ると、例えば、Proc、11th Symp。
[Prior Art] There are various methods and apparatuses for producing this type of compound that have been used in the past, and among them, representative ones are described, for example, Proc, 11th Symp.

(ブロシーデインダス、第11回シンポジウム)。(Brosy Deindus, 11th Symposium).

on l5IAT’87. Tokyo(198))の
第317頁に開示された反応形イオンビーム制御技術及
びJapaneseJournal of Appli
ed Physics (ジャパニーズ ジャーナル 
オブ アプライド フィジックス)、vol 23.N
O,3,March1984の第273頁から第276
頁ニ開示されたイオンアシスト蒸着法を挙げることがで
きる。
on l5IAT'87. Reactive ion beam control technology and Japanese Journal of Appli disclosed on page 317 of Tokyo (198))
ed Physics (Japanese Journal
of Applied Physics), vol 23. N
O, 3, March 1984, pages 273 to 276
The ion-assisted vapor deposition method disclosed on page 2 can be mentioned.

すなわち、前者の従来例では、一種の原料が加熱手段に
よって加熱され、イオン化フィラメント及び加速電極に
よって、加熱された状態の基板に付着するように構成さ
れている。
That is, in the former conventional example, a type of raw material is heated by a heating means, and is configured to be attached to a heated substrate by an ionization filament and an accelerating electrode.

また、後者の従来例では、a−3i:Hの反応蒸着が開
示されており、Siが蒸発した状態で高純度のH2ガス
をイオン化してチャンバー内に供給している。
Furthermore, the latter conventional example discloses reactive vapor deposition of a-3i:H, in which high-purity H2 gas is ionized and supplied into the chamber in a state in which Si is vaporized.

[発明が解決しようとする課題] 従来の化合物の製造方法及び装置は、以上のように構成
されているため、次のような課題が存在していた。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional compound manufacturing method and apparatus are configured as described above, the following problems have existed.

すなわち、−mに、スパッタリング法やイオンブレーテ
ィング法では、第2原料が第1原料のイオン化の過程で
必然的に励起されることはあるが、その衝突エネルギを
独立して制御し、基板に衝突する運動エネルギを可変的
に制御して、基板に付着して形成される化合物の付着力
及び密度等を制御することは不可能であった。
In other words, in the sputtering method and ion blating method, the second raw material is inevitably excited during the ionization process of the first raw material, but the collision energy is independently controlled and the second raw material is excited to the substrate. It has been impossible to variably control the kinetic energy of the collision to control the adhesion force, density, etc. of the compound formed by adhering to the substrate.

また、反応性蒸着法では、第1原料が励起されて基板に
衝突することはなく、励起された第2原料が加速衝突す
ることもなく、基板に衝突する原料の蒸気速度を制御す
ることは不可能であった。
In addition, in the reactive vapor deposition method, the first raw material is not excited and collides with the substrate, the excited second raw material does not accelerate and collide, and the vapor velocity of the raw material colliding with the substrate cannot be controlled. It was impossible.

さらに、イオンアシスト蒸着では、第1原料が励起によ
って加速されることもあり得なかった。
Furthermore, in ion-assisted deposition, the first source material could not be accelerated by excitation.

ここで、前述における従来方法等により一例としてアモ
ルファスシリコンを蒸着で生成した場合の各方法におけ
る一般的な欠点についてまとめると次の通りである。
Here, the general drawbacks of each method when amorphous silicon is produced by vapor deposition using the conventional method described above are summarized as follows.

(1)  スパッタリング法による欠点としては、成膜
速度が低く、Arガスが残留する。さらにターゲツト材
が大変高価である。
(1) Disadvantages of the sputtering method are that the film formation rate is low and Ar gas remains. Furthermore, the target material is very expensive.

(2)  イオンアシスト蒸着法による欠点としては、
基板への付着力が弱く、密度も低い。
(2) The disadvantages of ion-assisted vapor deposition are as follows:
It has weak adhesion to the substrate and low density.

(3)  イオンブレーティング法による欠点とじて本
発明は、以上のような課題を解決するためになされたも
ので、特に、少なくとも一部がイオン化された第1、第
2原料に各々独立して制御された運動エネルギを与えて
基板に衝突させ化合物を形成することにより、高い付着
力、高い密度、高い付き回り性によって正確に制御され
た組成の化合物を低温で高速に製造するようにした化合
物の製造方法及び装置を提供することを目的とする。
(3) Disadvantages of the ion blating method The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. In particular, the first and second raw materials, which are at least partially ionized, are each independently treated. A compound that allows controlled kinetic energy to collide with a substrate to form a compound, thereby producing a compound with a precisely controlled composition at low temperature and high speed due to its high adhesion, high density, and high coverage. The purpose of the present invention is to provide a manufacturing method and apparatus for.

[課題を解決するための手段] 本発明による化合物の製造方法は、減圧した容器内で第
1原料を蒸気として蒸発させた後、前記蒸気の少なくと
も一部を励起して基板に衝突せしめ、前記第1涼料とは
別途に励起した第2原料を前記基板に衝突させ、前記各
原料による反応生成物を前記基板上に堆積させるように
した方法である。
[Means for Solving the Problems] The method for producing a compound according to the present invention includes evaporating a first raw material as vapor in a reduced pressure container, and then exciting at least a portion of the vapor to cause it to collide with a substrate. In this method, a second raw material that is excited separately from the first coolant collides with the substrate, and reaction products of each of the raw materials are deposited on the substrate.

また、本発明による化合物の製造装置は、減圧した容器
内に設けられた基板に対し、加熱手段により蒸発した第
1原料の蒸気の少なくとも一部を発粒子を付着させるよ
うにした装置において、前記加熱手段の上方に設けられ
たイオン化手段と、前記容器に設けられ第2原料の少な
くとも一部を励起して加速し、前記基板に衝突させるた
めのイオン銃とを有している構成である。
Further, the compound manufacturing apparatus according to the present invention is such that at least a part of the vapor of the first raw material evaporated by the heating means is attached to the substrate provided in the reduced pressure container to generate particles. This configuration includes ionization means provided above the heating means, and an ion gun provided in the container for exciting and accelerating at least a portion of the second raw material and causing it to collide with the substrate.

さらに、本発明による他の発明である化合物の製造装置
は、減圧した容器内に設けられた基板に対し加熱手段に
より蒸発した第1原料の蒸気の少なくとも一部を前記基
板に衝突させることにより、前記基板に蒸発粒子を付着
させるようにした装置において、前記加熱手段の上方に
設けられたイオン化手段と、前記容器に設けられ第2原
料の蒸気の少なくとも一部を励起して加速し前記基板に
衝突させるためのイオン加速器と、前記イオン加速器内
に設けられ前記第2原料を加熱するための第2原料用加
熱手段とを有する構成である。
Furthermore, in the compound manufacturing apparatus according to another aspect of the present invention, at least a part of the vapor of the first raw material evaporated by a heating means is caused to collide with the substrate provided in a reduced pressure container, thereby: In the apparatus for attaching evaporated particles to the substrate, the ionization means is provided above the heating means, and the ionization means provided in the container excites and accelerates at least a part of the vapor of the second raw material. This configuration includes an ion accelerator for collision, and a second raw material heating means provided in the ion accelerator for heating the second raw material.

[作 用] 本発明による化合物の製造方法及び装置においては、第
1原料を抵抗加熱、放電加熱または電子ビーム加熱等に
よって蒸発させ、蒸発装置の上方に配置された励起装置
であるイオン化手段で蒸気を励起する。励起の方法には
放電、熱電子放射などの方法がある。励起によって少な
くとも一部の蒸発粒子はイオン化する。このようにして
形成されたイオンは基板との間の電場によって加速され
、基板に衝突する。イオン化されなかった蒸発粒子は加
速されることなく基板に蒸着する。この加速の程度(粒
子の運動エネルギ)は電場の強さを制御することによっ
て任意に調整できる。電場の強さは目的に応じて変化さ
せることができるし、化合物製造の過程でも変化させう
る。例えば、初期には電界強度を強くしてイオンが強く
基板に衝突するようにして付着力を高め、続いて電界強
度を低めて内部応力を低下させることができる。イオン
の衝突効果によってボイドやキャビティのない密度の高
い化合物を製造することができる。
[Function] In the method and apparatus for producing a compound according to the present invention, the first raw material is evaporated by resistance heating, discharge heating, electron beam heating, etc., and vaporized by the ionization means, which is an excitation device disposed above the evaporation device. excite. Excitation methods include discharge and thermionic emission. The excitation causes at least some of the evaporated particles to become ionized. The ions thus formed are accelerated by the electric field between them and the substrate and collide with the substrate. The evaporated particles that have not been ionized are deposited on the substrate without being accelerated. The degree of acceleration (kinetic energy of particles) can be adjusted arbitrarily by controlling the strength of the electric field. The strength of the electric field can be changed depending on the purpose, and can also be changed during the process of compound production. For example, the electric field strength can be initially increased so that the ions collide strongly with the substrate to increase adhesion, and then the electric field strength can be lowered to reduce internal stress. Due to the ion collision effect, dense compounds without voids or cavities can be produced.

これとは独立して第2原料を放電または熱電子照射によ
って励起し、少なくとも一部イオン化された第2原料を
電場を利用して加速し基板に衝突させる。この結果、殆
どの第2原料は第1原料と衝突することなく基板に衝突
して反応するが、衝突した一部の原料は互いに励起しあ
って同じく基板に衝突する。この第2原料の衝突エネル
ギは電界強度を調整することで任意に制御できる。
Separately from this, the second raw material is excited by discharge or thermionic irradiation, and the at least partially ionized second raw material is accelerated using an electric field and made to collide with the substrate. As a result, most of the second raw material collides with the substrate and reacts without colliding with the first raw material, but some of the collided raw materials mutually excite each other and collide with the substrate as well. The collision energy of this second raw material can be arbitrarily controlled by adjusting the electric field strength.

このようにして両原料の少なくとも一部にそれぞれ独立
に制御された運動エネルギを与えて基板に衝突せしめ化
合物を形成することによって、従来の方法では得られな
い高い付着力、密度、高い付き回り性が得られ、かつ正
確に制御された組成の化合物を低温で高速に製造できる
In this way, by imparting independently controlled kinetic energy to at least a portion of both raw materials and causing them to collide with the substrate and form a compound, high adhesion, density, and high coverage that cannot be obtained with conventional methods. can be obtained, and compounds with accurately controlled compositions can be produced rapidly at low temperatures.

[実施例] 以下、図面と共に本発明による化合物の製造方法及び装
置の好適な実施例について詳細に説明する。
[Example] Hereinafter, preferred examples of the method and apparatus for producing a compound according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図及び第2図は、本発明による化合物の製造方法及
び装置を示すためのもので、第1図は第1実施例を示す
構成図、第2図は第2実施例を示す構成図である。
1 and 2 are for showing the method and apparatus for producing a compound according to the present invention, FIG. 1 is a block diagram showing the first embodiment, and FIG. 2 is a block diagram showing the second embodiment. It is.

まず、第1図において符号1で示されるものは、全体形
状が密閉形をなし、その底部1aに排気ポンプ(図示せ
ず)が接続された排気口1bを有する容器であり、この
容器1の底部1a上には、Si等からなる固形の第1原
料2を載置した蒸発ボート3が設けられ、こり蒸発ボー
ト3は前記第1原料2を加熱するための加熱手段3aを
有している。
First, the container designated by the reference numeral 1 in FIG. An evaporation boat 3 on which a solid first raw material 2 made of Si or the like is placed is provided on the bottom 1a, and the solid evaporation boat 3 has a heating means 3a for heating the first raw material 2. .

前記加熱手段3a及び蒸発ボート3の上方位置には、第
1可変電源4aを有し、前記第1原料2からの蒸気2a
を励起する励起手段を構成する熱電子放射イオン化電極
からなるイオン化手段4が配設されており、このイオン
化手段4の励起状態に応じて前記蒸気2aの励起状態が
制御される。
A first variable power source 4a is provided above the heating means 3a and the evaporation boat 3, and steam 2a from the first raw material 2 is provided.
An ionization means 4 consisting of a thermionic emission ionization electrode constituting an excitation means for exciting the vapor 2a is provided, and the excitation state of the vapor 2a is controlled according to the excitation state of the ionization means 4.

前記容器1の天板部1cには、保持手段5によって保持
された基板6が設けられており、この基板6には、第2
可変電源7が接続されている。
A substrate 6 held by a holding means 5 is provided on the top plate 1c of the container 1, and a second substrate 6 is provided on the top plate 1c of the container 1.
A variable power supply 7 is connected.

前記容器1の側壁1dにおける前記イオン化手段4とほ
ぼ対応する位置には、第3可変電源8aが接続されたイ
オン銃8が、イオンビーム8bが前記基板6に向けて飛
ぶような角度位置で配設されており、このイオン銃8の
ガス供給口8cには、第2原料である水素等のガス8d
が供給されるように構成されている。
An ion gun 8 connected to a third variable power source 8a is arranged at a position on the side wall 1d of the container 1 that substantially corresponds to the ionization means 4 at an angular position such that the ion beam 8b flies toward the substrate 6. A gas 8d such as hydrogen, which is a second raw material, is provided at the gas supply port 8c of the ion gun 8.
is configured to be supplied.

本発明の第1実施例は、前述したように構成されており
、以下に、その動作について説明する。
The first embodiment of the present invention is configured as described above, and its operation will be described below.

まず、第1原料2を抵抗加熱、放電加熱または電子ビー
ム加熱等の加熱手段3aによって蒸発させ、蒸発ボード
3の上方に配置された励起装置であるイオン化手段4で
蒸気2aを励起する。励起の方法には放電、熱電子放射
などの方法がある。
First, the first raw material 2 is evaporated by a heating means 3a such as resistance heating, discharge heating, or electron beam heating, and the ionization means 4, which is an excitation device arranged above the evaporation board 3, excites the vapor 2a. Excitation methods include discharge and thermionic emission.

励起によって少なくとも一部の蒸発粒子はイオン化する
。このようにして形成されたイオンは基板6との間の電
場によって加速され、基板6に衝突する。イオン化され
なかった蒸発粒子は加速されることなく基板6に蒸着さ
れる。加速の程度(粒子の運動エネルギ)は電場の強さ
を制御することによって任意に調整できる。電場の強さ
は目的に応じて変化させることができ、化合物製造の過
程でも変化させうる0例えば、初期には第2可変電源7
の電位差を大きくして電界強度を強くしてイオンが強く
基板6に衝突するようにして付着力を高め、続いて電界
強度を低めて化合物の内部応力を低下させることができ
る。このイオンの衝突効果によってボイドやキャビティ
のない密度の高い化合物を製造することができる。
The excitation causes at least some of the evaporated particles to become ionized. The ions thus formed are accelerated by the electric field between them and the substrate 6 and collide with the substrate 6. The evaporated particles that have not been ionized are deposited on the substrate 6 without being accelerated. The degree of acceleration (kinetic energy of particles) can be adjusted arbitrarily by controlling the strength of the electric field. The strength of the electric field can be changed depending on the purpose, and can also be changed in the process of compound production.
It is possible to increase the electric field strength by increasing the potential difference so that the ions strongly collide with the substrate 6 to increase the adhesion force, and then to lower the electric field strength to reduce the internal stress of the compound. This ion collision effect makes it possible to produce dense compounds without voids or cavities.

これとは独立して第2原料8dを放電または熱電子照射
によるイオン銃8によって励起し、少なくとも一部イオ
ン化された第2原料8dを電場を利用して加速し基板6
に衝突させる。この結果、殆どの第2原料8dは第1原
料2と衝突することなく基板6に衝突して反応するが、
衝突した一部の原料は互いに励起しあって同じ≦基板6
に衝突する。この第2JjX料8dの衝突エネルギは電
界強度を調整することで任意に制御できる。
Separately from this, the second raw material 8d is excited by the ion gun 8 by discharge or thermionic irradiation, and the at least partially ionized second raw material 8d is accelerated using an electric field, and the substrate 6 is
to collide with. As a result, most of the second raw material 8d collides with the substrate 6 and reacts without colliding with the first raw material 2, but
Some of the colliding raw materials excite each other and the same≦substrate 6
collide with The collision energy of this second JjX material 8d can be arbitrarily controlled by adjusting the electric field strength.

このようにして両原料2.8dの少なくとも一部にそれ
ぞれ独立に制御された運動エネルギを与えて基板6に衝
突せしめ化合物を形成することによって、従来の方法で
は得られない高い付着力、高い密度、高い付き回り性が
得られ、かつ正確に制御された組成の化合物を低温で高
速に製造できる。
In this way, by imparting independently controlled kinetic energy to at least a portion of both raw materials 2.8d and causing them to collide with the substrate 6 to form a compound, high adhesive force and high density that cannot be obtained with conventional methods are obtained. , high coverage is obtained, and compounds with accurately controlled compositions can be produced at low temperatures and at high speed.

具体的には第1原料2としてSi、第2原料8dとして
水素を用いた場合について本発明の作用を述べると次の
ようになる。Si原子は重く、水素原子は軽いために両
原料が反応して形成される水素化アモルファスシリコン
の基板への付着力は主としてSiの基板6との結合エネ
ルギによって決まる。
Specifically, the operation of the present invention will be described below when Si is used as the first raw material 2 and hydrogen is used as the second raw material 8d. Since Si atoms are heavy and hydrogen atoms are light, the adhesion force of hydrogenated amorphous silicon formed by the reaction of both raw materials to the substrate is mainly determined by the bonding energy of Si with the substrate 6.

結合エネルギは通常温度に依存するが、低温で化合物を
合成する場合にはSiの衝突エネルギが高いほど、結合
力が大きい、基板6上に化合物を堆積させる場合、衝突
粒子のエネルギが大きすぎるとスパッタリングが起こり
生成速度はむしろ低下する。
Bonding energy usually depends on temperature, but when synthesizing a compound at a low temperature, the higher the Si collision energy, the greater the bonding force.When depositing a compound on the substrate 6, if the energy of the colliding particles is too large, Sputtering occurs and the production rate actually decreases.

しかし、適度なエネルギをもった粒子を衝突させると緻
密で密度の高い化合物を基板6上に製造することができ
る。
However, by colliding particles with appropriate energy, a dense and dense compound can be produced on the substrate 6.

水素は雰囲気から供給することもできるが水素分子は反
応性に乏しく、実質的に水素化アモルファスシリコンに
必要な濃度の水素を反応させることができない0反応効
率を高めるためには分解して水素原子とする、イオン化
するなどの方法で励起することが必要である。更に励起
された水素が一定以上の運動エネルギで基板に衝突する
ことによって一層反応効率が高まる。この水素をイオン
として衝突させる場合には衝突したイオン量を基板6に
流れる電流値として把握できるのでこれを制御すること
で適性量の水素を基板6に衝突させることができる。し
たがって化合物の組成制御が容易になる。
Hydrogen can also be supplied from the atmosphere, but hydrogen molecules have poor reactivity, and it is virtually impossible to react with hydrogen at the concentration required for hydrogenated amorphous silicon.To increase the reaction efficiency, hydrogen atoms must be decomposed to increase the reaction efficiency. It is necessary to excite it by a method such as ionization or ionization. Furthermore, the excited hydrogen collides with the substrate with a kinetic energy above a certain level, thereby further increasing the reaction efficiency. When this hydrogen is made to collide as ions, the amount of collided ions can be grasped as the value of the current flowing through the substrate 6, and by controlling this, an appropriate amount of hydrogen can be made to collide with the substrate 6. Therefore, the composition of the compound can be easily controlled.

前記Siは加熱により蒸発させているのでスパッタリン
グなどの方法に比べて高速で蒸発させることができる。
Since the Si is evaporated by heating, it can be evaporated at a higher speed than by methods such as sputtering.

これと励起した水素とを反応させることによって他の方
法では実現できない速度で化合物を製造できる。また水
素の代わりに硼化水素と水素の混合気体を使用するなど
2種以上のガスを用いることによってドーピングを行う
こともできる。
By reacting this with excited hydrogen, compounds can be produced at rates not possible with other methods. Moreover, doping can also be performed by using two or more types of gases, such as using a mixed gas of hydrogen boride and hydrogen instead of hydrogen.

例えば酸化物を製造する場合、従来の蒸着法やイオンブ
レーティング法では種々の理由によって原料と同一組成
の酸化物を基板6上に形成することはできず、酸素が不
足した組成となる。このような場合、容器1内の雰囲気
に酸素を用いて反応させ、酸素不足を補ってやる。この
際に酸素が酸素分子であると反応性が乏しく反応効率が
悪いので酸素圧力を高くしたり、流量を大きくする必要
が出てくる。ところが容器1内の圧力が高くなると蒸発
速度が低下したり、加熱手段3aを正常に作動させられ
ないなどの障害が出てくる。第2原料として酸素を使用
し、これを励起して基板6に衝突させることによって反
応効率が著しく高まるので容器1内の圧力を高くする必
要はなく、適性組成の酸化物を高速に製造できる。
For example, when producing an oxide, it is not possible to form an oxide having the same composition as the raw material on the substrate 6 for various reasons using conventional vapor deposition methods or ion blasting methods, resulting in a composition lacking in oxygen. In such a case, oxygen is used in the atmosphere inside the container 1 to cause a reaction to compensate for the lack of oxygen. At this time, if the oxygen is oxygen molecules, the reactivity is poor and the reaction efficiency is poor, so it is necessary to increase the oxygen pressure or increase the flow rate. However, when the pressure inside the container 1 increases, problems occur such as the evaporation rate decreases and the heating means 3a cannot be operated normally. By using oxygen as the second raw material and exciting it so that it collides with the substrate 6, the reaction efficiency is significantly increased, so there is no need to increase the pressure inside the container 1, and an oxide with an appropriate composition can be produced at high speed.

(実験例) 第1原料2を加速するためには基板6を負電位にするの
が一般的であり、電場の強さを10v−30KVにする
のが望ましい。また、付着力を高めるためにはIKV以
上の電場が望ましく、内部応力を低くするためには50
0v以下にするのが望ましい、第2原料8dを加速する
ためにはイオン銃やイオン加速器などを使用することが
できるほか、第1原料2と同様な方法を用いることが可
能である。第2原料8dの運動エネルギは10eV−1
0KeVが望ましい。
(Experimental Example) In order to accelerate the first raw material 2, it is common to set the substrate 6 to a negative potential, and it is desirable to set the electric field strength to 10V-30KV. In addition, an electric field of IKV or higher is desirable in order to increase the adhesion force, and 50KV or higher in order to lower the internal stress.
In order to accelerate the second raw material 8d, which is preferably 0V or less, an ion gun, an ion accelerator, etc. can be used, and the same method as for the first raw material 2 can be used. The kinetic energy of the second raw material 8d is 10 eV-1
0 KeV is desirable.

第1原料2と第2原料8dとの組み合わせの具体例とし
ては 第1原料2     第2原料8d 金属および合金      ガス 金属および合金   金属の蒸発粒子 酸化物        ガス 窒化物        ガス などがある。
Specific examples of the combination of the first raw material 2 and the second raw material 8d include the first raw material 2, the second raw material 8d, metals and alloys, gases metals and alloys, vaporized particle oxides of metals, gas nitrides, gases, and the like.

さらに、第2図で示される構成は第1図で示す構成の他
の実施例であり、同一部分には同一符号を付し、その説
明は省略するものとし、第1図と異なる部分についての
み説明するものとする。
Furthermore, the configuration shown in FIG. 2 is another example of the configuration shown in FIG. shall be explained.

前記第1原料2から発生する蒸気2aを励起する励起手
段を構成するイオン化用アーク放電電極からなるイオン
化手段4Aが配設されており、このイオン化手段4Aの
励起状態に応じて前記蒸気2aの励起状態が制御される
An ionization means 4A consisting of an ionization arc discharge electrode constituting an excitation means for exciting the steam 2a generated from the first raw material 2 is provided, and the excitation of the steam 2a is performed according to the excited state of the ionization means 4A. The state is controlled.

前記容器1の側壁1dにおける前記イオン化手段4Aと
ほぼ対応する位置には、イオン加速器8Aが、イオンビ
ーム8bBが基板6に向けて飛ぶような角度位置で配設
されており、このイオン加速器8A内には、第2原料8
dAである金属が載置され加熱手段10aを有する蒸発
ボート10が内設されている。
An ion accelerator 8A is disposed at a position on the side wall 1d of the container 1 that substantially corresponds to the ionization means 4A at an angular position such that the ion beam 8bB flies toward the substrate 6. The second raw material 8
An evaporation boat 10 on which metal of dA is placed and has a heating means 10a is installed therein.

従って、この第2図の構成においては、前述の動作説明
と同様に、前記蒸気2aはイオン化手段4Aによって励
起され、少なくともその一部の蒸発粒子はイオン化する
Therefore, in the configuration shown in FIG. 2, the vapor 2a is excited by the ionization means 4A, and at least some of the evaporated particles thereof are ionized, similarly to the operation described above.

また、蒸発ボート10の加熱手段10aによって蒸発し
た第2原料8dAの蒸発粒子は、イオン加速器8Aによ
って励起され、少なくとも一部のイオン化されたイオン
ビーム8dBが電場を介して加速され、基板6に衝突す
る。
Further, the evaporated particles of 8 dA of the second raw material evaporated by the heating means 10a of the evaporation boat 10 are excited by the ion accelerator 8A, and at least a part of the ion beam of 8 dB is accelerated through the electric field and collides with the substrate 6. do.

尚、前述の容器1内における配置構成は、−例を示した
ものであり、図示しない他の配置構成等とした場合も、
同様の作用効果を得ることができる。
Note that the arrangement in the container 1 described above is an example, and other arrangements not shown may also be used.
Similar effects can be obtained.

また、必要に応じて雰囲気ガスを第3原料として、励起
手段を経ずに、容器1内の基板6の近傍に直接供給しな
がら実施してもよい。
Further, if necessary, the third raw material may be supplied as an atmospheric gas directly to the vicinity of the substrate 6 in the container 1 without using an excitation means.

[発明の効果] 本発明による化合物の製造方法及び装置は、以上のよう
に構成されているため、次のような効果を得ることがで
きる。
[Effects of the Invention] Since the method and apparatus for producing a compound according to the present invention are configured as described above, the following effects can be obtained.

(1)、蒸発ボートから蒸発した第1原料の蒸気をイオ
ン化用加熱手段によって励起するようにしているため、
イオン化して加速された状態で基板に衝突し、第2原料
もイオン化されて基板に衝突するため、電場の強さを制
御することにより、加速の程度を自在に制御することが
でき、それによって、基板に生成される反応生成物(化
合物)の付着力及び内部応力を制御し、基板へのイオン
の衝突効果によって、ボイドやキャビティのない密度の
高い化合物を製造することができる。
(1) Since the vapor of the first raw material evaporated from the evaporation boat is excited by the ionization heating means,
The material collides with the substrate in an ionized and accelerated state, and the second raw material is also ionized and collides with the substrate, so by controlling the strength of the electric field, the degree of acceleration can be freely controlled. By controlling the adhesion force and internal stress of the reaction product (compound) generated on the substrate, and by the impact of ions on the substrate, it is possible to produce a dense compound without voids or cavities.

(2)、  また、各原料の少なくとも一部に各々独立
に制御された運動エネルギを与えて基板に衝突せしめ化
合物を形成しているため、従来方法では得られない高い
付着力、密度、付き回り性が得られ、正確に制御された
組成の化合物を低温で高速に製造することができる。
(2) In addition, because at least a portion of each raw material is given independently controlled kinetic energy and collides with the substrate to form a compound, it has high adhesion, density, and coverage that cannot be obtained with conventional methods. properties, and compounds with precisely controlled compositions can be produced rapidly at low temperatures.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明による化合物の製造方法及び装置を示すた
めのもので、第1図は第1実施例を示す概略構成図、第
2図は第2実施例を示す概略構成図である。 1は容器、2は第1原料、3aは加熱手段、4゜4aは
イオン化手段、6は基板、8はイオン銃、8Aはイオン
加速器、8d、8dAは第2原料、10aは第2原料用
加熱手段である。
The drawings are for showing the method and apparatus for producing a compound according to the present invention, and FIG. 1 is a schematic diagram showing the first embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram showing the second embodiment. 1 is a container, 2 is a first raw material, 3a is a heating means, 4°4a is an ionization means, 6 is a substrate, 8 is an ion gun, 8A is an ion accelerator, 8d and 8dA are second raw materials, 10a is for the second raw material It is a heating means.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1).減圧した容器(1)内で第1原料(2)を蒸気
として蒸発させた後、前記蒸気の少なくとも一部を励起
して基板(6)に衝突させ、前記第1原料(2)とは独
立して励起した第2原料(8d)を前記基板(6)に衝
突させ、前記各原料(2,8d)による反応生成物を前
記基板(6)上に堆積させるようにしたことを特徴とす
る化合物の製造方法。
(1). After the first raw material (2) is evaporated as a vapor in a reduced pressure container (1), at least a part of the vapor is excited and collides with the substrate (6), independent of the first raw material (2). The excited second raw material (8d) is caused to collide with the substrate (6), and reaction products of each of the raw materials (2, 8d) are deposited on the substrate (6). Method of manufacturing the compound.
(2).前記第1原料(2)は、金属又は化合物よりな
り、前記第2原料(8d)は、ガスよりなることを特徴
とする請求項1記載の化合物の製造方法。
(2). 2. The method for producing a compound according to claim 1, wherein the first raw material (2) is made of a metal or a compound, and the second raw material (8d) is made of a gas.
(3).減圧した容器(1)内に設けられた基板(6)
に対し、加熱手段(3a)により蒸発した第1原料(2
)の蒸気の少なくとも一部を前記基板(6)に衝突させ
ることにより、前記基板(6)に蒸発粒子を付着させる
ようにした化合物の製造装置において、前記加熱手段(
3a)の上方に位置するイオン化手段(4)と、前記容
器(1)に設けられ第2原料(8d)の少なくとも一部
を励起して加速し、前記基板(6)に衝突させるための
イオン銃(8)とを有し、前記イオン化手段(4)及び
イオン銃(8)は各々独立して制御され、前記各原料(
2,8d)の少なくとも一部はイオン化されて前記基板
(6)に衝突し、化合物を形成するようにしたことを特
徴とする化合物の製造装置。
(3). Substrate (6) provided in a depressurized container (1)
On the other hand, the first raw material (2) evaporated by the heating means (3a)
In an apparatus for producing a compound, the heating means (
ionization means (4) located above 3a); and ions provided in the container (1) for exciting and accelerating at least a part of the second raw material (8d) and causing it to collide with the substrate (6). a gun (8), the ionization means (4) and the ion gun (8) are each independently controlled, and each of the raw materials (
2, 8d) is ionized and collides with the substrate (6) to form a compound.
(4).減圧した容器(1)内に設けられた基板(6)
に対し、加熱手段(3a)により蒸発した第1原料(2
)の蒸気の少なくとも一部を前記基板(6)に衝突させ
ることにより、前記基板(6)に蒸発粒子を付着させる
ようにした化合物の製造装置において、前記加熱手段(
3a)の上方に位置するイオン化手段(4A)と、前記
容器(1)に設けられ第2原料(8dA)の蒸気の少な
くとも一部を励起して加速し前記基板(6)に衝突させ
るためのイオン加速器(8A)と、前記イオン加速器(
8A)内に設けられ前記第2原料(8dA)を加熱する
ための第2原料用加熱手段(10a)とを備え、前記各
原料(2,8dA)の少なくとも一部はイオン化されて
前記基板(6)に衝突し、化合物を形成するようにした
ことを特徴とする化合物の製造装置。
(4). Substrate (6) provided in a depressurized container (1)
On the other hand, the first raw material (2) evaporated by the heating means (3a)
In an apparatus for producing a compound, the heating means (
3a); and an ionization means (4A) located above the container (1) for exciting and accelerating at least a part of the vapor of the second raw material (8 dA) and causing it to collide with the substrate (6). An ion accelerator (8A) and the ion accelerator (
8A) for heating the second raw material (8 dA), at least a part of each of the raw materials (2,8 dA) is ionized and heated to the substrate ( 6) Collision with each other to form a compound.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60251269A (en) * 1984-05-25 1985-12-11 Shinku Kikai Kogyo Kk Method and apparatus for ionic plating
JPH01246747A (en) * 1988-03-29 1989-10-02 Ulvac Corp Ion source

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