JPH0351087B2 - - Google Patents

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JPH0351087B2
JPH0351087B2 JP58235567A JP23556783A JPH0351087B2 JP H0351087 B2 JPH0351087 B2 JP H0351087B2 JP 58235567 A JP58235567 A JP 58235567A JP 23556783 A JP23556783 A JP 23556783A JP H0351087 B2 JPH0351087 B2 JP H0351087B2
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JP
Japan
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clusters
thin film
filament
vacuum chamber
thermoelectrons
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Application number
JP58235567A
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English (en)
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JPS60124918A (ja
Inventor
Kenichiro Yamanishi
Akira Shuhara
Yoshifumi Minowa
Sanju Ko
Masahiro Hanai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/02631Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation

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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、薄膜蒸気装置に関し、特にクラスタ
イオンビーム蒸着法により薄膜を蒸着形成する場
合の薄厚及び膜質の均一化を図つたものに関する
ものである。
〔従来技術〕
一般に、クラスタイオンビーム蒸着法による薄
膜蒸着方法は、真空槽内において、基板に蒸着す
べき物質の蒸気を噴出して該蒸気中の多数の原子
が緩く結合したクラスタ(塊状原子集団)を生成
し、該クラスタに電子のシヤワーを浴びせて該ク
ラスタをそのうちの1個の原子がイオン化された
クラスタ・イオンにし、該クラスタ・イオンを加
速して基板に衝突せしめ、これにより基板に薄膜
を蒸着形成する方法である。
このような薄膜蒸着方法を実施する装置とし
て、従来、第1図及び第2図に示すものあつた。
第1図は従来の薄膜蒸着装置を模式的に示す概略
構成図、第2図はその主要部の一部を切り欠いて
内部を示す斜視図である。図において、1は所定
の真空度に保持された真空槽、2は該真空槽1内
の排気を行なうための排気通路で、これは図示し
ない真空排気装置に接続されている。3は該排気
通路2を開閉する真空用バルブである。
4は直径1mm〜2mmのノズル4aが設けられた
密閉形るつぼで、これには基板に蒸着されるべき
蒸発物質、例えば亜鉛(Zn)5が収容される。
6は上記るつぼ4に熱電子を照射し、これの加熱
を行なうボンバード用フイラメント、7は該フイ
ラメント6からの幅射熱を遮断する熱シールド板
であり、上記るつぼ4、ボンバード用フイラメン
ト6及び熱シールド板7により、基板に蒸着すべ
き物質の蒸気を上記真空槽1内に噴出してクラス
タを生成せしめる蒸気発生源8が形成されてい
る。なお、19は上記熱シールド板7を支持する
絶縁支持部材、20は上記るつぼ4を支持する支
持台である。
9は2000℃以上に熱せられてイオン化用の熱電
子13を放出するイオン化フイラメント、10は
該イオン化フイラメント9から放出された熱電子
13を加速する電子引き出し電極、11はイオン
化フイラメント9からの幅射熱を遮断する熱シー
ルド板であり、上記イオン化フイラメント9、電
子引き出し電極10及び熱シールド板11によ
り、上記蒸気発生源8からのクラスタをイオン化
するためのイオン化手段12が形成されている。
なお、23は熱シールド板11を支持する絶縁支
持部材である。
14は上記イオン化されたクラスタ・イオン1
6を加速してこれをイオン化されていない中性ク
ラスタ15とともに基板18に衝突させて薄膜を
蒸着させる加速電極であり、これは電子引き出し
電極10との間に最大10kVまでの電位を印加で
きる。なお、24は加速電極14を支持する絶縁
支持部材、22は基板18を支持する基板ホル
ダ、21は該基板ホルダ22を支持する絶縁支持
部材、17はクラスタ・イオン16と中性クラス
タ15とからなるクラスタビームである。
次に動作について説明する。
基板18に亜鉛薄膜を蒸着形成する場合につい
て説明すると、まず亜鉛5をるつぼ4内に充填
し、上記真空排気装置により真空槽1内の空気を
排気して該真空槽1内を10-6Torr程度の真空度
にする。
次いで、ボンバード用フイラメント6に通電し
て発熱せしめ、該ボンバード用フイラメント6か
らの幅射熱により、または該フイラメント6から
放出される熱電子をるつぼ4内に衝突させるこ
と、即ち電子衝撃によつて、該るつぼ4内の亜鉛
5を加熱し蒸発せしめる。そして該るつぼ4内が
亜鉛5の蒸気圧が0.1〜10Torr程度になる温度
(500℃)に昇温すると、ノズル4aから噴出した
金属蒸気は、るつぼ4と真空槽1との圧力差によ
り断熱膨張してクラストと呼ばれる、多数の原子
が緩く結合した塊状原子集団となる。
このクラスタ状のクラスタビーム17は、イオ
ン化フイラメント9から電子引き出し電極10に
よつて引き出された熱電子13と衝突するため、
その一部のクラスタはそのうちの1個の原子がイ
オン化されてクラスタ・イオン16となる。この
クラスタ・イオン16は加速電極14と電子引き
出し電極10との間に形成された電界により適度
に加速され、イオン化されていない中性クラスタ
15がるつぼ4から噴射されるときの運動エネル
ギーでもつて基板18に衝突するのと共に、基板
18に衝突し、これにより該基板18上に亜鉛薄
膜が蒸着形成される。
[発明が解決しようとする課題] ところでこのような従来の薄膜蒸着装置では、
フイラメント9及び電子引き出し電極10の形状
は、第3図aに示すように、クラスタビームの全
周を取り囲むような形状となつており、そのため
フイラメント9から放出される熱電子e-は、同図
b中の矢印のように電子引き出し電極10の中心
部に集中する方向に引出されるため、該中心部で
の電子密度が非常に高くなり、この中央部におい
てイオン化がより頻繁に行なわれることとなる。
従つてこの従来装置ではクラスタ・イオンの分布
もクラスタビームの中心に集中することとなり、
その結果形成される薄膜の薄厚及び薄質に不均一
が生じるという欠点があつた。
〔発明の概要〕
この発明は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、クラスタを噴出
するノズルに向けてイオン化のための熱電子を集
束して放射することにより、クラスタと熱電子と
の衝突確率が高まり、クラスタのイオン化が効率
よくかつ均一に行なわれ、均一な薄形成が行える
薄膜蒸着装置を提供することを目的としている。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。
第4図は本発明の一実施例による薄膜蒸着装置
を示す。第4図において、第1、第2図と同一符
号は同一のものを示す。30は本実施例において
追加された熱電子放射手段であり、熱電子13を
るつぼ4のノズル4aに向けて放射するものであ
る。そして該熱電子放射手段30(第6図)にお
いて、9は熱電子を放射するフイラメント、31
はるつぼ4の上方の該るつぼ4の中心と同心の円
周上の所定位置に配置された複数のドーナツ状の
集束電極であり、該集束電極31は熱電子13を
ノズル4aに向け集束させる機能をもつ。
次に動作について説明する。
本実施例装置では、熱電子e-は上記集束電極3
1によりフイラメント9より引出されてるつぼ4
のノズル4aに向つて進む。このノズル4a付近
ではクラスタビーム17の径は小さく、熱電子が
クラスタに高い確率で衝突する。その結果クラス
タのイオン化は効率よく、かつ均一に行われるこ
ととなる。従つて基板18に到達するクラスタイ
オンの分布も均一となり、これにより基板18上
に形成される薄膜も薄厚、薄質の均一なものが得
られる。
このように、本実施例装置では、クラスタを発
生するるつぼ上方に集束電極を複数個設け、該る
つぼのノズルに向けて熱電子を引出し集束させる
ようにしたので、クラスタを効率よく、かつ均一
にイオン化でき、基板に均一な薄膜を形成でき
る。
なお、上記実施例ではるつぼを電子ボンバード
加熱してクラスタを発生させるクラスタイオンビ
ーム装置について説明したが、本発明はシラン
(SiN4)等の常温ガスをノズルを有する収容室か
ら真空槽内に噴出してクタスタを発生するクラス
タイオンビーム装置に適用してもよく、上記実施
例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、集束電極が
山形になつているから、熱電子が充分に集束され
クラスタに高い確率で衝突するので、クラスタの
イオン化の効率は飛躍的に増大し、かつ、イオン
化は均一に行われ、基板に到達するクラスタイオ
ンの分布も均一となり、これにより基板上に形成
される薄膜も薄厚、膜質の均一なものが得られる
という作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の薄膜蒸着装置の概略構成図、第
2図はその真空槽内を示す斜視図、第3図a,b
は第1図のイオン化手段を示す斜視図及び断面
図、第4図は本発明の一実施例による薄膜蒸着装
置の概略構成図、第5図は集束電極が熱電子を集
束する状態を概念的に示す図、第6図は本発明の
集束電極と熱電子放射フイラメントを示す図であ
る。 1……真空槽、5……蒸着すべき物質、8……
蒸気発生源、4a……ノズル(蒸気噴出孔)、9
a〜9d′……イオン化フイラメント、10a〜1
0d……電子引き出し電極、14……加速電極、
15……中性クラスタ、16……クラスタ・イオ
ン、18……基板、30……熱電子放射手段、3
1……集束電極。なお図中一符号は同一又は相当
部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 所定の真空度に保持された真空槽と、 該真空槽内に設けられ基板に蒸着すべき物質の
    蒸気をその蒸気噴出孔から上記真空槽内に噴出し
    て該蒸気中の多数の原子が緩く結合したクラスタ
    を発生する蒸気発生源と、 熱電子を放出するフイラメントと該フイラメン
    トからの熱電子を集束させる集束電極とからなり
    上記クラスタをイオン化するための熱電子を集束
    させ上記蒸気噴出孔に向けて放射する熱電子放射
    手段と、 該放射された熱電子によりイオン化されたクラ
    スタ・イオンを加速しこれをイオン化されていな
    い中性クラスタとともに基板に衝突させて薄膜を
    蒸着させる加速電極とを備えた薄膜蒸着装置にお
    いて、上記集束電極を山形にして上記蒸気噴出孔
    に向けてイオン化電子を集束するようにしたこと
    を特徴とする薄膜蒸着装置。
JP23556783A 1983-12-12 1983-12-12 薄膜蒸着装置 Granted JPS60124918A (ja)

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JP23556783A JPS60124918A (ja) 1983-12-12 1983-12-12 薄膜蒸着装置

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JP23556783A JPS60124918A (ja) 1983-12-12 1983-12-12 薄膜蒸着装置

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JPS60124918A JPS60124918A (ja) 1985-07-04
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4933890A (ja) * 1972-07-29 1974-03-28

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