JPS6272111A - Thin film forming device - Google Patents

Thin film forming device

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Publication number
JPS6272111A
JPS6272111A JP21109185A JP21109185A JPS6272111A JP S6272111 A JPS6272111 A JP S6272111A JP 21109185 A JP21109185 A JP 21109185A JP 21109185 A JP21109185 A JP 21109185A JP S6272111 A JPS6272111 A JP S6272111A
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JP
Japan
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filament
ionized
cluster
thin film
power source
Prior art date
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Pending
Application number
JP21109185A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiromoto Ito
弘基 伊藤
Hajime Nakatani
元 中谷
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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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6272111A publication Critical patent/JPS6272111A/en
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  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the rate of ionization for a cluster as well as to form a thin film of excellent characteristics by a method wherein the potential of a thermal shielding plate is biased negatively for an ionized filament. CONSTITUTION:A cluster 4 is formed by adiabatic expansion generated when it is jetted out from a nozzle. Also, the fourth DC power source to be used for biasing is provided, and as a result, a thermal shielding plate 19 is brought in the state of negative potential for an ionized filament 8. Consequently, the potential distribution formed by the action of the bias voltage applied by the DC power source is 20 formed. As a result, most of the thermion (e<->) discharged from the filament 8, ionized by heating by the application of power from an AC power source 10, is brought out to the internal part of the grid, and the cluster 4 is ionized at a high probability. Consequently, the rate of ionization for the cluster can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はイオンを利用して膜形成を行う薄膜形成装置
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a thin film forming apparatus that forms a film using ions.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図は例えば特開昭54−9592号に開示された従
来のICB (イオンクラスタービーム)型薄膜形成装
置の断面図である。図において、(1)はルツボ、(2
)ばこのルツボ(1)内にあって溶融される物ff、(
3)はルツボ(I+の上部にあけられた少なくとも1つ
のノズルで、このノズル(3)から前記溶融した物質(
2)が蒸発してその蒸気(4)が噴出する。(5)はル
ツボ(1)を加熱するボンバードフィラメンI−、+6
1は前記ボンバードフィラメント(5)を付勢する交流
電源、(7)はバイアス用の第1直流電源、(8)はイ
オン化フィラメントで、これから放出したイオン化用電
子を前記蒸気(4)の一部に衝突させて正電荷のクラス
タイオンにする。(9)は前記イオン化フィラメンl−
+81から放出されたイオン化用電子を加速して、これ
を前記ルツボ(1)から噴出してきた蒸気(4)に衝突
させろグリッド、(10)は前記イオン化フィラメント
(8)を発熱させる交流電源、(11)はバイアス用の
第2直流電源、(12)及び(13)は前記クラスタイ
オン化した蒸気(4)を加速するグリッド1鳳および加
速電極、(14)はその表面に(15)が形成される基
板、(16) 1.t バイアス用の第3直流電源、(
17)はルツボ(11の熱シールド板、(18)は真空
槽、(19)は前記イオン化フィラメンl−+81の熱
シールド板である。こので、前記の角バイアス電源の8
1能1.1次の通りである。
FIG. 2 is a sectional view of a conventional ICB (ion cluster beam) type thin film forming apparatus disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 54-9592. In the figure, (1) is a crucible, (2
) What is melted in the tobacco crucible (1) ff, (
3) is at least one nozzle drilled in the upper part of the crucible (I+), and the melted substance (
2) is evaporated and its vapor (4) is spewed out. (5) is the bombarded filament I-, +6 that heats the crucible (1)
1 is an AC power source that energizes the bombarded filament (5), (7) is a first DC power source for bias, and (8) is an ionization filament, which uses the ionization electrons emitted from it as part of the vapor (4). The particles collide with each other to form positively charged cluster ions. (9) is the ionized filament l-
A grid that accelerates the ionizing electrons emitted from +81 and causes them to collide with the steam (4) ejected from the crucible (1); (10) is an AC power source that generates heat for the ionizing filament (8); 11) is a second DC power source for bias, (12) and (13) are grid 1 electrodes and acceleration electrodes that accelerate the cluster ionized vapor (4), and (14) has (15) formed on its surface. (16) 1. t Third DC power supply for bias, (
17) is a heat shield plate for the crucible (11), (18) is a vacuum chamber, and (19) is a heat shield plate for the ionized filament l-+81.
1 ability 1.1 It is as follows.

まず、第1i流電源(7)は加熱用フィラメント(5)
から放出された電子がルツボ(1)に衝突するように、
フィラメント(5)にたいしてルツボ(1)の電位を正
にバイアスする。次に第2直流電源(11)はグリッド
(9)に対してイオン化フィラメンl−(81を負の電
位にバイアスする。また、第3直流電源(16)はアー
ス電位である基板(14)および加速電極(13)に対
してグリッド電1u(12)を正電位にバイアスする。
First, the first i-current power source (7) is connected to the heating filament (5).
In order for the electrons emitted from to collide with the crucible (1),
The potential of the crucible (1) is positively biased with respect to the filament (5). Next, the second DC power supply (11) biases the ionized filament l-(81) to a negative potential with respect to the grid (9).The third DC power supply (16) also biases the substrate (14), which is at ground potential, and The grid electrode 1u (12) is biased to a positive potential with respect to the accelerating electrode (13).

なお、前記ボンバードフィラメント(5)と熱ンールド
仮(17)とは同電位に接続され、そしてイオン化フィ
ラメント(8)とその熱シールド板(19)とは同電位
に接続されている。
Incidentally, the bombarded filament (5) and the heat rolled temporary (17) are connected to the same potential, and the ionized filament (8) and its heat shield plate (19) are connected to the same potential.

次にその動作について説明する。まず、交流電源(6)
によりボンバードフィラメント(5)を加熱して熱電子
を放出させるが、この場合第1の直流電源(7)によっ
てルツボ(1)には正のバイアス電圧がかかって1.)
ろので、前記の熱電子はルツボ(1)に闇突してこのル
ツボ(1)が加熱されろ。そしてこの加熱されtニア1
・・1lll内の物′l′l[2)は蒸発してそのノズ
ル(3)より真空領域中に蒸気(4)が噴出されろ。次
に、前記噴出した蒸気(4)は、ノしツボ(1)と真空
槽(18)内との圧力差による断熱膨張によって過冷却
状態となり、100〜200個程度の原子が結合してク
ラスタ(塊状原子集団)を形成する。このクラスタはイ
オン化フィラメント(8)から飛び出し、そしてグリ・
ソド(9)にて引き出された電子と衝突し、その結果物
質のもつ電子がたたき出されて正電荷のクラスクイオン
になる。このクラスタイオンは加速電極(13)によっ
て加速され、そして基板(14)に達して膜(15)形
成される。
Next, its operation will be explained. First, AC power supply (6)
The bombarded filament (5) is heated to emit thermionic electrons, but in this case, a positive bias voltage is applied to the crucible (1) by the first DC power supply (7). )
Therefore, the thermoelectrons are impinged on the crucible (1) and the crucible (1) is heated. And this heated tnia 1
...The substance 'l'l [2] in 1ll will evaporate and steam (4) will be ejected from its nozzle (3) into the vacuum area. Next, the ejected steam (4) becomes a supercooled state due to adiabatic expansion due to the pressure difference between the nozzle (1) and the vacuum chamber (18), and about 100 to 200 atoms combine to form a cluster. (forms a lumpy atomic group). This cluster shoots out from the ionized filament (8) and
It collides with the electrons extracted by Sodo (9), and as a result, the electrons of the substance are knocked out and become positively charged Clasque ions. The cluster ions are accelerated by an accelerating electrode (13) and reach the substrate (14) to form a film (15).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来の薄膜形成装置は以上のように構成されており、そ
してイオン化フィラメンl−[81は、このイオン化フ
ィラメントに対する熱シールド板(19)と同電位であ
るから、これらの間には電位勾配が存在しない。そのた
め、イオン化フィラメント(8)からグリッド(9)の
方向に飛び出した電子のみしか蒸気(4)のイオン化に
寄与されないので、そしてそのイオン化率が小さくなる
という不都合があり、場合に、Lっでは形成されろ薄膜
の性能が大きく低下するという問題点があった。
The conventional thin film forming apparatus is constructed as described above, and since the ionized filament l-[81 is at the same potential as the heat shield plate (19) for this ionized filament, a potential gradient exists between them. do not. Therefore, only the electrons ejected from the ionization filament (8) toward the grid (9) contribute to the ionization of the vapor (4), and the ionization rate becomes small. However, there was a problem in that the performance of the thin film was significantly reduced.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明は上記の5ような問題点を解消するためになさ
れたもので、イオン化フィラメン1゛にたいして菖シー
ルド板の電位を負にバイアスさせたものである。
This invention was made in order to solve the above-mentioned problem 5, and the potential of the irises shield plate is negatively biased with respect to the ionized filament 1.

1作用〕 この発明によれば、イオン化フィラメントと熱シールド
板との間に印加されたバイアス電圧および前記イオン化
フイラメン)・とグリッドに印加されているバイアス電
圧により、イオン化フィラメント(8)より飛び出した
電子はすへて真空槽の中央部に引き出されて蒸気に闇突
し、そのためにイオン化率が向上する。
1 Effect] According to the present invention, electrons ejected from the ionized filament (8) are It is then drawn out to the center of the vacuum chamber and exposed to steam, which improves the ionization rate.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以ド、この発明の一実施例による薄膜形成@置を第1図
に示した要部断面図を用いて説明するが、その大部分の
素子(よ上記第2図のそれに類似しているので、これと
(ま異な−)でいろ部分のみを説明ずろ。ずなわら、第
1図において、(20)はバイアス用の第4訂流電源で
、これはイオン化フィラメント(8)に射して熱シール
ド板(19)を負の電位に保つ。その結果、前記第2の
バイアス電源(11)と共同して破線状の電位分布が発
生し、これにより前記イオン化フィラメンl−(81か
ら飛び出しjこ熱電子eはすべて蒸気(4)が通過す、
る真空槽(18)の中央部に引き出されて蒸気(または
クラスタ)のイオン化に1史われる。
Hereinafter, thin film formation according to one embodiment of the present invention will be explained using the cross-sectional view of the main parts shown in FIG. , I will explain only the colored parts between this and the (different -). In Figure 1, (20) is the fourth current correction power source for bias, and this is the ionizing filament (8). The heat shield plate (19) is kept at a negative potential.As a result, a broken-line potential distribution is generated in cooperation with the second bias power source (11), which causes the ionized filament l-(81 to jump out). Steam (4) passes through all of these thermionic electrons e.
The vapor (or cluster) is drawn out to the center of the vacuum chamber (18) where it undergoes ionization.

なお、−上記の説明はIcB薄膜形成装置についてであ
ったが、この発明はこれに限定されるものではなく、例
又はスパッタリノグ装置、イオン入Q装首またはイオン
ブレーティング装置であっても適用可能であり、上記実
施例と同様の効果を奏する。またルツボ(1)を加熱す
る手段として、ボノバードフィラメンl−f51を示し
たが、これは抵抗加熱でもよい。
In addition, - although the above explanation was about an IcB thin film forming apparatus, the present invention is not limited thereto, and can be applied to an example or a sputtering nog apparatus, an ion-containing Q-necking apparatus, or an ion blating apparatus. Therefore, the same effect as the above embodiment is achieved. Furthermore, although bonobird filament l-f51 is shown as a means for heating the crucible (1), resistance heating may be used as a means for heating the crucible (1).

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述するようにこの発明によれば、イオン化フィラ
メントに対してその熱シールド板のi位を負にバイアス
して前記のイオン化率を増加させたので、空間電荷の効
果によって決まる、ある上限のイオン電流密度が大面積
で作成され、しかも広範囲にわたり均質で高性能の薄膜
が形成できろ結果がある。
As detailed above, according to the present invention, the ionization rate is increased by negatively biasing the i-position of the heat shield plate with respect to the ionization filament, so that the ionization rate is increased to a certain upper limit determined by the space charge effect. The result is that the ionic current density can be created over a large area, and a thin film with high performance and homogeneity can be formed over a wide area.

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

第1図はこの発明の一実施例による薄膜形成装置を示す
要部断面図、第2図は従来の薄膜形成装置を示す断面図
゛Cある。 図において、(1)はルツボ、(2)は膜形成物質、(
3)はノズル、+41は蒸気、(5)はボンバードフィ
ラメント、(8)はイオン化フィラメント、(9)はグ
リッド、(12)はグリッド電極、(13)は加速電極
、(14)は基板、(15)は膜、(17)および(1
9)は熱シールド板、(18)は真空槽である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 弁理士 左 藤 正 年 手続補正書(、え)
FIG. 1 is a sectional view of essential parts of a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view (C) of a conventional thin film forming apparatus. In the figure, (1) is a crucible, (2) is a film-forming substance, and (
3) is the nozzle, +41 is the steam, (5) is the bombarded filament, (8) is the ionization filament, (9) is the grid, (12) is the grid electrode, (13) is the acceleration electrode, (14) is the substrate, ( 15) is a membrane, (17) and (1
9) is a heat shield plate, and (18) is a vacuum chamber. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts. Agent Patent Attorney Masaru Sato Procedural Amendment (,e)

Claims (1)

【特許請求の範囲】  熱シールド板によって熱シールドがおこなわれている
イオン化フィラメントから放出された電子により膜形成
物質をイオン化して所定基板上に膜を形成する薄膜形成
装置において、 前記熱シールド板を前記イオン化フイラメントに対して
負電位にバイアスするバイアス手段を具備することを特
徴とする薄膜形成装置。
[Scope of Claims] A thin film forming apparatus that forms a film on a predetermined substrate by ionizing a film-forming substance using electrons emitted from an ionized filament that is heat-shielded by a heat-shield plate, comprising: A thin film forming apparatus comprising a bias means for biasing the ionization filament to a negative potential.
JP21109185A 1985-09-26 1985-09-26 Thin film forming device Pending JPS6272111A (en)

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