JP2843126B2 - Thin film forming equipment - Google Patents
Thin film forming equipmentInfo
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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することができ、且つ、大面
積基板上への均一な薄膜形成が可能となる、新規な構成
の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 having a novel configuration, which can simultaneously realize film formation with a thin film and can form a uniform thin film on a large-area substrate.
従来、被薄膜形成基板上に薄膜を形成する薄膜形成装
置としては、CVD法やPVD法などを利用したものが良く知
られており、CVD法による装置は反応性が強く、PVD法に
よる装置は高真空中において緻密な強い薄膜を形成でき
るなどの長所を有している。Conventionally, as a thin film forming apparatus for forming a thin film on a substrate on which a thin film is to be formed, a method using a CVD method or a PVD method is well known, and an apparatus using the CVD method has a high reactivity. It has the advantage that a dense and strong thin film can be formed in a high vacuum.
これら、CVD法やPVD法などを利用した薄膜形成装置と
しては、従来より種々のものが提案されており、その方
法も極めて多岐にわたっている。Various thin film forming apparatuses utilizing the CVD method, the PVD method and the like have heretofore been proposed, and the methods are extremely diverse.
しかし、従来の薄膜形成装置にあっては、形成された
薄膜と被薄膜形成基板（以下、基板と称する）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 between the formed thin film and a substrate on which a thin film is formed (hereinafter, referred to as a substrate) is weak, or it is difficult to form a thin film on a substrate having no heat resistance. In addition, when a thin film is uniformly formed on a large-area substrate, it is difficult to form a uniform thin film.
そこで、これらの問題を解決するため、本出願人は先
に、薄膜形成装置として、基板を蒸発源に対向させて対
向電極に保持し、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、この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、上記グリッドをフィ
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, in order to solve these problems, the present applicant firstly, as a thin film forming apparatus, holds the substrate on the counter electrode facing the evaporation source, and arranges a grid between the counter electrode and the evaporation source. At the same time, a device has been proposed in which a filament for generating thermoelectrons is disposed between the grid and the evaporation source, and the grid is made to have a positive potential with respect to the filament to form a thin film (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-89763). ).
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、このようにイオン化された蒸発物質がグリッドを通
過すると、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、基板上に密着
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 evaporating source is first ionized by thermionic electrons from the filament, and when the evaporating substance thus ionized passes through the grid, it is accelerated by the action of an electric field directed from the grid to the counter electrode. Then, it collides with the substrate on which the thin film is to be formed, and a thin film having good adhesion is formed on the substrate.
しかしながら、この薄膜形成装置では、 導入ガスや材料物質がフィラメントの材料と化合物を
作る場合のフィラメントの劣化、 フィラメントの材料（Ｗ等）の薄膜への混入、 フィラメントからの輻射による基板温度の上昇、 フィラメント周辺部に付着した物質の再蒸発による薄
膜への混入、 等の問題があった。However, in this thin film forming apparatus, degradation of the filament when the introduced gas or material forms a compound with the filament material, mixing of the filament material (W, etc.) into the thin film, an increase in the substrate temperature due to radiation from the filament, There were problems such as mixing of the substance adhering to the periphery of the filament into the thin film due to re-evaporation.
また、通常の蒸発源に代えてSiH4やCH4等を供給でき
る材料供給部を設け、SiH4やCH4等を供給した場合に
は、フィラメントからの輻射によって、フィラメント周
辺部（フィラメント周辺の電極や壁等）が高温になり、
この高温部に固相物（Si、Ｃ）等が析出するといった問
題もある。Further, the material supply unit capable of supplying SiH 4 and CH 4, etc. in place of the conventional evaporation source provided in the case of supplying the SiH 4 and CH 4, etc., by radiation from the filament, the filament peripheral portion (near the filament Electrodes, walls, etc.)
There is also a problem that a solid phase substance (Si, C) or the like precipitates in the high temperature part.
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もった薄膜を形成でき、
耐熱性の無いプラスティック等も基板として用いうるこ
とが可能で、且つ、大面積基板上にも均一な薄膜形成が
可能となる新規な構成の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 thin film forming apparatus having a novel configuration in which a plastic or the like having no heat resistance can be used as a substrate, and a uniform thin film can be formed on a large-area substrate.
上記目的を達成するため、本願請求項１記載の第１の
構成の薄膜形成装置は、 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成膜用真空槽と、 小孔を有し、この小孔により上記成膜用真空槽に対し
て真空的に連結され、且つ差動排気される真空槽と、 上記成膜用真空槽内に配備される蒸発源と、 上記成膜用真空槽内において、上記蒸発源と対向する
ように設置され、被薄膜形成基板を保持する対電極と、 上記成膜用真空槽内において、上記蒸発源と上記対電
極の間に配備され、材料物質を通過させうるグリッド
と、 上記成膜用真空槽に対して差動排気される上記真空槽
内に配備され、蒸発源の周辺部から上記グリッドに向け
て、熱電子がこの真空槽の小孔を通って放出されるよう
に設置された熱電子供給部と、この熱電子供給部内に配
備されるフィラメントと、 上記両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、 上記両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になる
ようにし、且つ、上記フィラメント周辺部の真空度を成
膜用真空槽より高真空に保ちながら熱電子をグリッドに
向けて放出できるような構造及び電気的手段が設けられ
ていることを特徴とする。In order to achieve the above object, a thin film forming apparatus having a first configuration according to claim 1 of the present application comprises: a film forming vacuum tank into which an active gas, an inert gas, or a mixed gas of both is introduced; A vacuum chamber that is vacuum-connected and differentially evacuated to the film-forming vacuum chamber by the small holes, an evaporation source provided in the film-forming vacuum chamber, In the vacuum chamber for film, a counter electrode which is installed so as to face the evaporation source and holds the substrate on which a thin film is to be formed, and is provided between the evaporation source and the counter electrode in the vacuum chamber for film formation. A grid through which material can pass; and a vacuum chamber that is provided in the vacuum chamber that is differentially evacuated to the vacuum chamber for film formation, and that thermoelectrons are directed from the periphery of the evaporation source to the grid toward the grid. Thermoelectron supply installed to be emitted through small holes in A filament provided in the thermoelectron supply unit, power supply means for realizing a predetermined electrical state in the vacuum chambers, and a conductive means for electrically connecting the power supply means in the vacuum chambers and the power supply means. Means for causing the grid to have a positive potential with respect to the filament, and emitting thermoelectrons toward the grid while maintaining the degree of vacuum around the filament at a higher vacuum than the vacuum chamber for film formation. Such a structure and electrical means are provided.
また、本願請求項２記載の第２の構成の薄膜形成装置
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成膜用真空槽と、 小孔を有し、この小孔により上記成膜用真空槽に対し
て真空的に連結され、且つ差動排気される真空槽と、 上記成膜用真空槽内に配備され、成膜用真空槽外に導
出された材料供給路により成膜用真空槽外から蒸気若し
くは霧状とした材料物質を供給することができる材料供
給部と、 上記成膜用真空槽内において、上記材料供給部と対向
するように配備され、被薄膜形成基板を保持する対電極
と、 上記成膜用真空槽内において、上記材料供給部と上記
対電極の間に配備され、材料物質を通過させうるグリッ
ドと、 上記成膜用真空槽に対して差動排気される上記真空槽
内に配備され、上記材料供給部の周辺部から上記グリッ
ドに向けて、熱電子がこの真空槽の小孔を通って放出さ
れるように設置された熱電子供給部と、この熱電子供給
部内に配備されるフィラメントと、 上記両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、 上記両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になる
ようにし、且つ、フィラメント周辺部の真空度を成膜用
真空槽より高真空に保ちながら、熱電子をグリッドに向
けて放出できるような構造及び電気的手段が設けられて
いることを特徴とする。The thin film forming apparatus of the second configuration according to claim 2 of the present application has a vacuum chamber for film formation into which an active gas or an inert gas, or a mixed gas of both is introduced, and a small hole. A vacuum chamber that is vacuum-coupled to the vacuum chamber for film formation through small holes and that is differentially evacuated; and a material provided in the vacuum chamber for film formation and led out of the vacuum chamber for film formation. A material supply unit capable of supplying a vaporized or atomized material substance from outside the film forming vacuum tank by a supply path, and provided in the film forming vacuum tank so as to face the material supply unit; A counter electrode for holding a substrate on which a thin film is to be formed; a grid provided between the material supply unit and the counter electrode in the vacuum chamber for film formation, through which a material can pass; and a vacuum chamber for film formation. In the vacuum chamber, which is differentially evacuated, A thermoelectron supply section installed such that thermoelectrons are emitted from the peripheral portion of the material supply section toward the grid through the small holes of the vacuum chamber; and a filament provided in the thermoelectron supply section. Power supply means for realizing a predetermined electrical state in the vacuum chambers; and conductive means for electrically connecting the power supply means in the vacuum chambers and the grid with respect to the filament. Is provided with a structure and an electric means capable of emitting thermoelectrons toward the grid while maintaining a positive potential and maintaining the degree of vacuum around the filament at a higher vacuum than the vacuum chamber for film formation. It is characterized by the following.
また、上記第２の構成の薄膜形成装置においては、材
料供給部の対電極と対向する面に材料物質の吐出孔とし
て小口径のノズルを複数個設けると共に材料供給部に材
料物質加熱用のヒーターを取付け、材料供給部内外の圧
力差を調整可能とすることにより材料物質に調整可能な
運動エネルギーを持たせ、材料物質を方向性良く且つ均
一に基板に向けて噴射できるようにし、フィラメントが
配備される真空槽側への材料物質の流入を減少させる装
置構成とすることができる。In the thin film forming apparatus of the second configuration, a plurality of small-diameter nozzles are provided as discharge ports for the material on the surface of the material supply unit facing the counter electrode, and the material supply unit has a heater for heating the material. The material is provided with adjustable kinetic energy by adjusting the pressure difference between the inside and outside of the material supply unit, so that the material can be jetted uniformly and uniformly to the substrate, and the filament is provided. The apparatus can be configured to reduce the flow of the material into the vacuum chamber.
以下、本発明の構成及び作用について詳細に説明す
る。Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in detail.
本発明の第１の構成の薄膜形成装置は、前述したよう
に、成膜用真空槽と、この成膜用真空槽に対し小孔によ
り真空的に連結され、より高真空に差動排気される真空
槽と、蒸発物質を蒸発させうる蒸発源と、対電極と、熱
電子供給部と、グリッドと、電源手段と、導電手段とを
有する構成となっている。As described above, the thin film forming apparatus according to the first configuration of the present invention is connected to the vacuum chamber for film formation, and the vacuum chamber for film formation is vacuum-connected to the vacuum chamber by small holes, and differentially evacuated to a higher vacuum. It has a vacuum chamber, an evaporation source capable of evaporating an evaporating substance, a counter electrode, a thermionic supply unit, a grid, a power supply unit, and a conductive unit.
また、本発明の第２の構成の薄膜形成装置は、成膜用
真空槽と、この成膜用真空槽に対し小孔により真空的に
連結され、より高真空に差動排気される真空槽と、真空
外から材料物質を供給できる材料供給部と、対電極と、
熱電子供給部と、グリッドと、電源手段と、導電手段と
を有する構成となっている。Further, the thin film forming apparatus of the second configuration of the present invention is a vacuum chamber for film formation, and a vacuum chamber that is vacuum-connected to the vacuum chamber for film formation by small holes and is differentially evacuated to a higher vacuum. And a material supply unit capable of supplying a material from outside the vacuum, a counter electrode,
It has a configuration including a thermoelectron supply unit, a grid, a power supply unit, and a conductive unit.
ここで、上記第１の構成の薄膜形成装置と第２の構成
の薄膜形成装置の相違点は、薄膜形成材料の供給源とし
て第１の構成では蒸発源を用いているのに対し、第２の
構成では成膜用真空槽外から材料物質を供給できる材料
供給部を用いている点であり、その他の構成については
同様のものである。Here, the difference between the thin film forming apparatus of the first configuration and the thin film forming apparatus of the second configuration is that, while the evaporation source is used in the first configuration as a supply source of the thin film forming material, Is that a material supply unit capable of supplying a material from outside the film forming vacuum chamber is used, and the other configurations are the same.
以下、共通部分について説明する。 Hereinafter, the common part will be described.
第１（又は第２）の構成の薄膜形成装置において、上
記成膜用真空槽には、その内部空間に活性ガス、あるい
は不活性ガス、若しくは活性ガスと不活性ガスの混合ガ
スが導入し得るようになっており、上記蒸発源（又は材
料供給部）、対電極、グリッドが配備される。In the thin film forming apparatus having the first (or second) configuration, an active gas, or an inert gas, or a mixed gas of an active gas and an inert gas can be introduced into the internal space of the vacuum chamber for film formation. The evaporation source (or the material supply unit), the counter electrode, and the grid are provided.
上記対電極と、蒸発源（又は材料供給部）は、互いに
対向するように配備され、対電極は、蒸発源（又は材料
供給部）と対向する側に被薄膜形成用基板を保持するよ
うになっている。The counter electrode and the evaporation source (or material supply unit) are provided so as to face each other. The counter electrode holds the substrate for forming a thin film on the side facing the evaporation source (or material supply unit). Has become.
上記グリッドは蒸発物質（又は材料物質）を通過させ
うるものであって、蒸発源（又は材料供給部）と対電極
の間に介設される。The grid is capable of passing an evaporating substance (or a material substance) and is interposed between an evaporation source (or a material supply unit) and a counter electrode.
上記成膜用真空槽に対し、より高真空に差動排気され
る真空槽内には、熱電子供給部が配備され、この熱電子
供給部内には熱電子発生用のフィラメントが配備されて
いる。また、この真空槽及び熱電子供給部は蒸発源（又
は材料供給部）の周辺部に配備され、蒸発源（又は材料
供給部）の周辺部からグリッド方向に熱電子が放出され
るような構造及び電気的手段がとられている。従って、
電気的にはグリッドはこの真空槽及び熱電子供給部に対
して正電位にされる。A thermoelectron supply unit is provided in a vacuum chamber that is differentially evacuated to a higher vacuum with respect to the film formation vacuum chamber, and a thermoelectron generation filament is provided in the thermoelectron supply unit. . Further, the vacuum chamber and the thermoelectron supply unit are arranged in the periphery of the evaporation source (or the material supply unit), and the structure in which the thermoelectrons are emitted from the periphery of the evaporation source (or the material supply unit) in the grid direction. And electrical means are taken. Therefore,
Electrically, the grid is at a positive potential with respect to the vacuum chamber and thermionic supply.
電源手段は、両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 a means for realizing a predetermined electrical state in both vacuum vessels, and the power supply means and the inside of the vacuum vessel are electrically connected by a conductive means.
〔実 施 例〕 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は本発明の第１の構成による薄膜形成装置の実
施例を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a thin film forming apparatus according to the first configuration of the present invention.
第１図において、符号１はベルジャー、符号２はベー
スプレート、符号３はパッキングを夫々示しており、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
一体化されて成膜用真空槽１′を構成している。また、
符号７は成膜用真空槽１′内に設けられたカバーであ
り、符号7cで示されるパッキングとベースプレート２に
よって一体化され、成膜用真空槽１′とは異なる真空度
を有する真空槽を構成する（以下、真空槽７と言う）。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a bell jar, reference numeral 2 denotes a base plate, and reference numeral 3 denotes a packing. The bell jar 1 and the base plate 2 are integrated by the packing 3 to constitute a vacuum chamber 1 'for film formation. I have. Also,
Reference numeral 7 denotes a cover provided in the film forming vacuum chamber 1 ′. The cover 7 is integrated with the packing indicated by reference number 7 c by the base plate 2 and has a vacuum degree different from that of the film forming vacuum chamber 1 ′. (Hereinafter, referred to as a vacuum chamber 7).
成膜用真空槽１′の内部空間には、符号４で示すよう
な公知の適宜の方法により、活性ガス及び／又は不活性
ガスを導入できるようになっている。An active gas and / or an inert gas can be introduced into the internal space of the film forming vacuum chamber 1 ′ by a known appropriate method indicated by reference numeral 4.
ベルジャー１及びベースプレート２に設けられた孔1
A,2Aは、夫々成膜用真空槽１′と真空槽７を排気するた
め、図示されない夫々の真空系に連結される。また、真
空槽７の小孔7aにより、真空槽７と成膜用真空槽１′は
真空的に連結され、真空槽７がより高真空になるように
差動排気される。また、真空槽７は水冷パイプ7bにより
冷却可能になっている。Hole 1 provided in bell jar 1 and base plate 2
A and 2A are connected to respective vacuum systems (not shown) for evacuating the film forming vacuum chamber 1 'and the vacuum chamber 7, respectively. In addition, the vacuum chamber 7 and the vacuum chamber 1 'for film formation are vacuum-connected by the small holes 7a of the vacuum chamber 7, and the vacuum chamber 7 is differentially evacuated so as to have a higher vacuum. The vacuum tank 7 can be cooled by a water cooling pipe 7b.
ベルジャー１あるいはベースプレート２には、成膜用
真空槽１′及び真空槽７の気密性を保ち、且つ、ベルジ
ャー１あるいはベースプレート２との電気的絶縁性を保
ちつつ、支持体を兼ねた電極10,11,12,13,14,15が配設
されており、これら電極10,11,12,13,14,15は、各真空
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 bell jar 1 or the base plate 2 is provided with an electrode 10, which also serves as a support, while maintaining the airtightness of the film forming vacuum chamber 1 'and the vacuum chamber 7 and maintaining electrical insulation with the bell jar 1 or the base plate 2. 11, 12, 13, 14, 15 are provided, and these electrodes 10, 11, 12, 13, 14, 15 electrically connect the inside and outside of each vacuum chamber, and The conductive means is constituted together with the wiring tool.
上記電極のうち、一対の電極15の間には、タングステ
ン、モリブデン、タンタル等の金属をボート状に形成し
た抵抗加熱式の蒸発源９が支持されている。この蒸発源
９の形状は、ホート状に代えてコイル状、またはルツボ
状としても良い。尚、このような蒸発源に代えて、従来
の真空蒸着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 the pair of electrodes 15, a resistance heating type evaporation source 9 in which a metal such as tungsten, molybdenum, or tantalum is formed in a boat shape is supported. The shape of the evaporation source 9 may be a coil shape or a crucible shape instead of the hoat shape. Note that, instead of such an evaporation source, an evaporation source used in a conventional vacuum evaporation method can be appropriately used.
また、上記一対の電極15の真空槽外の電極間には交流
電源24が接続され、一方の電極は接地される。尚、上記
交流電源24に代えて直流電源を用いることもできる。An AC power supply 24 is connected between the pair of electrodes 15 outside the vacuum chamber, and one of the electrodes 15 is grounded. Note that a DC power supply can be used instead of the AC power supply 24.
電極11にはグリッド６が支持されており、このグリッ
ド６は、蒸発源９から蒸発した蒸発物質を対電極５側へ
通過させうる様に形状を定めるのであるが、この例にお
いては網目状である。また、この電極11は直流電圧電源
23の正極側に接続され、直流電源23の負極側は接地され
ている。A grid 6 is supported on the electrode 11. The grid 6 is shaped so as to allow the evaporated substance evaporated from the evaporation source 9 to pass to the counter electrode 5 side. In this example, the grid 6 has a mesh shape. is there. Also, this electrode 11 is a DC voltage power supply.
23 is connected to the positive electrode side, and the negative electrode side of the DC power supply 23 is grounded.
電極10には対電極５が支持されており、この対電極５
の蒸発源９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。この電極10は、第１図の例で
はそのまま接地されているが、この間に直流電源を入れ
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 electrode 10.
The substrate 100 on which the thin film is to be formed is held on the surface facing the evaporation source 9 by an appropriate method. Although the electrode 10 is grounded as it is in the example of FIG. 1, a DC power supply may be turned on during this time to bias the counter electrode 5.
電極13には熱電子供給部の本体８が支持され、一対の
電極14にはフィラメント8aが支持されており、いずれも
真空槽７内に配備されている。この電極13は直流電圧電
源20の負極側に接続され、その正極側は直流電圧電源22
の負極側に接続される。また、一対の電極14の間には交
流電源21が接続され、一方の電極は直流電源22の負極側
に接続される。上記交流電源21は交流に代えて直流電源
を用いることもできる。尚、直流電源22の正極側は接地
される。また、第１図の例では、熱電子供給部を２つ設
置してあるが、熱電子供給部は１つあるいは複数であっ
ても良い。The electrode 13 supports the main body 8 of the thermoelectron supply unit, and the pair of electrodes 14 support the filament 8a, both of which are provided in the vacuum chamber 7. The electrode 13 is connected to the negative side of the DC voltage power supply 20, and the positive side thereof is connected to the DC voltage power supply 22.
Is connected to the negative electrode side. An AC power supply 21 is connected between the pair of electrodes 14, and one electrode is connected to the negative electrode side of the DC power supply 22. As the AC power supply 21, a DC power supply can be used instead of the AC power supply. Note that the positive electrode side of the DC power supply 22 is grounded. Further, in the example of FIG. 1, two thermoelectron supply units are provided, but one or more thermoelectron supply units may be provided.
上記熱電子供給部の本体８は、フィラメント8aに対し
て負電位に保たれるので、フィラメント8aから発生した
熱電子は本体８のノズル8bから放出される。この際、ノ
ズル8bは静電レンズとして作用し、熱電子は真空槽７の
小孔7aを通り抜けられる程度の集束されたビーム状とな
る。また真空槽７はフィラメント8aに対し正電位である
から、小孔7aは熱電子の引出電極として作用する。さら
に、この小孔7aに適当なグリッドを設けることにより、
より効果的に熱電子を引き出すことができる。Since the main body 8 of the thermoelectron supply unit is maintained at a negative potential with respect to the filament 8a, the thermoelectrons generated from the filament 8a are emitted from the nozzle 8b of the main body 8. At this time, the nozzle 8b acts as an electrostatic lens, and the thermoelectrons have a focused beam shape enough to pass through the small hole 7a of the vacuum chamber 7. Further, since the vacuum chamber 7 has a positive potential with respect to the filament 8a, the small holes 7a function as thermoelectron extraction electrodes. Furthermore, by providing a suitable grid in this small hole 7a,
Thermoelectrons can be more effectively extracted.
成膜用真空槽１′内に配備されるグリッド６は、上記
小孔7aのグリッドに対して正電位に保たれるので、小孔
7aより引き出された熱電子ビームは、空間電荷効果等に
より拡がりながらグリッド６に向かって飛行し、グリッ
ド６近傍で往復運動を繰り返して、やがてグリッド６に
収集される。この熱電子により、比較的高真空下で、蒸
発物質及び導入ガスのイオン、または活性種が生成さ
れ、荷電粒子の両極性拡散によって均一で安定なプラズ
マが形成される。The grid 6 provided in the film forming vacuum chamber 1 'is maintained at a positive potential with respect to the grid of the small holes 7a.
The thermionic beam extracted from 7a flies toward the grid 6 while spreading due to the space charge effect or the like, and reciprocates in the vicinity of the grid 6, and is eventually collected on the grid 6. These thermal electrons generate ions or active species of the evaporating substance and the introduced gas under a relatively high vacuum, and a uniform and stable plasma is formed by ambipolar diffusion of the charged particles.
従って、この薄膜形成装置では、主にフィラメント加
熱用電源21、熱電子引出用電源22及びグリッド用直流電
源23の調節により安定なプラズマ状態をつくることがで
きる。Therefore, in this thin film forming apparatus, a stable plasma state can be created mainly by adjusting the filament heating power supply 21, thermionic extraction power supply 22, and the grid DC power supply 23.
尚、実際には、上記電気的接続は、導電手段の一部を
構成するスイッチを含み、これらのスイッチ操作により
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、図示を省略されている。Actually, the electrical connection includes switches constituting a part of the conductive means, and the vapor deposition process is executed by operating these switches, but these switches are not shown. .
さて、以上の構成からなる薄膜形成装置では、熱電子
発生用フィラメント8aを成膜用真空槽１′とは別途に設
けられた真空槽７側に取り出し、且つ、差動排気により
真空槽７を成膜用真空槽１′より高真空に保つことによ
って、 フィラメントの材料に対して活性または化合性のある
ガスや蒸発物質によるフィラメントの劣化、 フィラメントの材料の薄膜への混入、 フィラメントの輻射による基板の温度上昇、 フィラメント周辺部からの再蒸発物質の薄膜への混
入、 といった問題が改善される。In the thin film forming apparatus having the above-described configuration, the filament 8a for generating thermoelectrons is taken out to the vacuum chamber 7 provided separately from the vacuum chamber 1 'for film formation, and the vacuum chamber 7 is subjected to differential evacuation. By maintaining a higher vacuum than the film forming vacuum chamber 1 ', the filament is degraded by a gas or an evaporating substance which is active or combined with the material of the filament, the filament material is mixed into the thin film, and the substrate is radiated by the filament. Such as the temperature rise of the material and the incorporation of re-evaporated material from the periphery of the filament into the thin film.
次に、第１図に示す構成の薄膜形成装置による薄膜形
成について説明する。Next, the formation of a thin film by the thin film forming apparatus having the structure shown in FIG. 1 will be described.
第１図において、先ずベルジャー１を開き、被薄膜形
成基板100を図の如く対電極５に保持させると共に、蒸
発物質を蒸発源９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, first, the bell jar 1 is opened, and the substrate 100 on which the thin film is to be formed is held by the counter electrode 5 as shown in FIG. The evaporating substance is selected according to what kind of thin film is formed.
次に、ベルジャー１を閉じ、成膜用真空槽１′を密閉
した後、成膜用真空槽１′及び真空槽７内を真空排気系
で高真空状態に排気した後、成膜用真空槽１′内には、
ガス導入手段４により活性ガス、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。Next, the bell jar 1 is closed, the film forming vacuum tank 1 'is sealed, and the film forming vacuum tank 1' and the vacuum tank 7 are evacuated to a high vacuum state by a vacuum evacuation system. Within 1 '
An active gas or an inert gas by the gas introducing means 4;
Alternatively, these mixed gases are introduced at a pressure of 10 to 10 -3 Pa. In the description, it is assumed that the introduced gas is an inert gas such as argon.
さて、このような雰囲気状態において装置を作動さ
せ、蒸発源９を加熱すると、蒸発源９から蒸発物質が蒸
発される。この蒸発物質の粒子は、基板100に向かって
拡がりつつ飛行するが、その一部及び導入ガスが、真空
槽７内の熱電子供給部８のフィラメント8aより放出され
た熱電子と衝突してイオン化される。Now, when the apparatus is operated in such an atmosphere state and the evaporation source 9 is heated, the evaporation material is evaporated from the evaporation source 9. The particles of the vaporized substance fly while spreading toward the substrate 100, and a part of the vaporized substance and the introduced gas collide with thermionic electrons emitted from the filament 8 a of thermionic electron supply unit 8 in the vacuum chamber 7 and are ionized. Is done.
このように一部がイオン化された蒸発物質は、グリッ
ド６を通過するが、その際グリッド近傍において上下に
振動運動する熱電子及び前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。また、このグリ
ッド近傍では、同様に、導入ガスもより多くイオン化さ
れる。The vaporized material partially ionized in this way passes through the grid 6, but is further ionized by collisions with thermoelectrons vibrating up and down near the grid and the ionized introduced gas. Further, in the vicinity of the grid, similarly, the introduced gas is more ionized.
また、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イオン化され、イオン化率が高めら
れる。Further, in the evaporating substance that has passed through the grid 6, a portion that has not yet been ionized is further ionized by collision with the ionized introduced gas, and the ionization rate is increased.
正イオンにイオン化された蒸発物質及び導入ガスは、
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高速で基板100に衝突する。こ
のとき、イオンには電界方向への力が作用するので、薄
膜の膜厚分布の均一化、及び物性の均一化がより一層可
能となる。こうして、大面積基板上にも均一な薄膜形成
が行われる。The vaporized substance and the introduced gas ionized into positive ions are
Due to the action of the electric field from the grid 6 to the counter electrode 5, it is accelerated toward the substrate 100 and collides with the substrate 100 at high speed. At this time, a force in the direction of the electric field acts on the ions, so that the film thickness distribution and physical properties of the thin film can be further uniformed. Thus, a uniform thin film is formed on a large-area substrate.
さて、この様にして形成された薄膜は、基板へのイオ
ン粒子の衝突による運動エネルギーの効果及び電荷の存
在が及ぼす効果により、基板100への密着性に優れ、結
晶性も良好である。The thin film thus formed has excellent adhesion to the substrate 100 and good crystallinity due to the effect of kinetic energy due to the collision of ion particles with the substrate and the effect of the presence of charges.
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うと、同様な作用に
よって、蒸発物質のイオンや活性ガスのイオン及びその
他の活性種が生成されるため、蒸発物質が活性ガスと反
応性良く化合し、均一組成の化合物薄膜を形成すること
ができる。In addition, when a film is formed by introducing an active gas alone or together with an inert gas as an introduction gas, ions of a vaporized substance, ions of an active gas, and other active species are generated by the same action. In addition, the evaporating substance can be combined with the active gas with good reactivity to form a compound thin film having a uniform composition.
以上のように、第１図に示す構成の薄膜形成装置で
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、所望の組成や物性を持つ薄膜を、容易且つ確
実に得ることができる。また、フィラメント8aを成膜用
真空槽１′より高真空の真空槽７内に保持することによ
って、不純物の薄膜への混入やフィラメント8aの劣化及
び基板温度の上昇を抑えることができ、高品質な薄膜の
形成が可能となる。As described above, in the thin film forming apparatus having the structure shown in FIG. 1, since the ionization rate of the evaporated substance is extremely high and stable, a thin film having a desired composition and physical properties can be obtained easily and reliably. it can. Further, by holding the filament 8a in the vacuum chamber 7 having a higher vacuum than the film forming vacuum chamber 1 ', it is possible to suppress the contamination of the thin film with the impurities, the deterioration of the filament 8a, and the increase in the substrate temperature, thereby achieving high quality. A thin film can be formed.
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。この場
合、蒸発物質として硅素、一酸化硅素を選べば、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。For example, if argon is introduced as an inert gas and oxygen is introduced as an active gas, the pressure is adjusted to 10 to 10 -2 Pa, and aluminum is selected as the evaporating substance, an aluminum oxide insulating thin film is formed on the substrate. be able to. In this case, if silicon or silicon monoxide 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. Also, using nitrogen or ammonia as an active gas together with argon,
If titanium or tantalum is selected as the evaporating substance, a thin film of titanium nitride or tantalum nitride can be obtained.
また、第１図に示す構成の薄膜形成装置においては、
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
も小さいとされているが、本装置によれば、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。従って、本発明の第１図に示す構成の薄膜
形成装置は、IC、LSIなどを構成する半導体薄膜等の形
成にも極めて適しているものである。In the thin film forming apparatus having the configuration shown in FIG.
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. It is said that the density is smaller than that, but one of the major features of the present apparatus is that a density very similar to the bulk density can be obtained. Accordingly, the thin film forming apparatus having the structure shown in FIG. 1 of the present invention is extremely suitable for forming a semiconductor thin film constituting an IC, an LSI or the like.
次に、第２図は本発明の第２の構成による薄膜形成装
置の実施例を示す概略構成図である。Next, FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a thin film forming apparatus according to the second configuration of the present invention.
ここで、第２図に示す構成の薄膜形成装置と先の第１
図に示した構成の薄膜形成装置の相違点は、薄膜形成材
料の供給源として第１図の装置では蒸発源９を用いてい
るのに対し、第２図の装置では成膜用真空槽外から材料
物質を供給できる材料供給部９′を用いている点であ
り、成膜用真空槽１′、真空槽７、対電極５、グリッド
６、熱電子供給部８、電源手段等、その他の同符号を付
した構成要素については同様のものであるため説明を省
略する。Here, the thin film forming apparatus having the structure shown in FIG.
The difference of the thin film forming apparatus having the structure shown in the figure is that the evaporation source 9 is used as the supply source of the thin film forming material in the apparatus shown in FIG. 1, whereas the apparatus shown in FIG. And a material supply unit 9 'capable of supplying a material from the apparatus. The film formation vacuum tank 1', the vacuum tank 7, the counter electrode 5, the grid 6, the thermoelectron supply unit 8, the power supply means and the like. The components denoted by the same reference numerals are the same and will not be described.
第２図において、材料供給部９′は、材料供給部15′
によって支持され、材料供給部15′を介して成膜用真空
槽外より材料物質を供給できるようになっており、電気
的には接地される。また、この材料供給部９′は、複数
個の小孔ノズル9a′及びヒーター9b′を有し、材料物質
を所望の運動エネルギーで、方向性良く、且つ均一に放
出できるようになっている。尚、材料供給部15′は、成
膜用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。In FIG. 2, a material supply section 9 'is provided with a material supply section 15'.
The material is supplied from outside the film forming vacuum chamber via the material supply unit 15 ', and is electrically grounded. Further, the material supply section 9 'has a plurality of small-hole nozzles 9a' and heaters 9b 'so that the material can be discharged with desired kinetic energy with good directivity and uniformity. The material supply section 15 'electrically connects the inside and the outside of the vacuum chamber for film formation, and forms a conductive means together with other wiring members.
さて、第２図に示す構成の薄膜形成装置においても、
第１図に示した薄膜形成装置と同様に成膜真空槽内に安
定なプラズマ状態を作ることができ、均一で緻密な薄膜
形成を行うことが可能となる。Now, in the thin film forming apparatus having the configuration shown in FIG.
As in the case of the thin film forming apparatus shown in FIG. 1, a stable plasma state can be formed in the film forming vacuum chamber, and a uniform and dense thin film can be formed.
また、第２図に示す構成の薄膜形成装置においても、
熱電子供給部を真空槽７内に設置し、且つ、差動排気に
より真空槽７を成膜用真空槽１′より高真空に保つこと
によって、 フィラメント8aの材料に対して活性で化合性のある導
入ガスや材料物質を用いた場合のフィラメントの劣化、 フィラメントの材料の薄膜への混入、 フィラメントの輻射による基板の温度上昇、 フィラメント周辺部からの再蒸発物質の薄膜への混
入、 といった問題が改善される。Further, in the thin film forming apparatus having the configuration shown in FIG.
By installing the thermoelectron supply unit in the vacuum chamber 7 and maintaining the vacuum chamber 7 at a higher vacuum than the vacuum chamber 1 'for film formation by differential evacuation, it is active and compatible with the material of the filament 8a. Problems such as degradation of the filament when a certain introduced gas or material is used, the incorporation of the filament material into the thin film, the temperature rise of the substrate due to the radiation of the filament, and the incorporation of the re-evaporated material from the periphery of the filament into the thin film. Be improved.
また、第２図に示す構成の装置においては、真空槽７
を水冷パイプ7bによって冷却することにより、 材料物質としてSiH4やCH4等を用いた場合に、フィラ
メントからの輻射によって材料供給部９の周辺部（真空
槽７等）が高温となり、この高温部に固相物（Si,C等）
が析出する、 といった問題も改善される。In the apparatus having the structure shown in FIG.
Is cooled by a water-cooled pipe 7b. When SiH 4 , CH 4, or the like is used as a material, radiation from the filament causes the peripheral portion of the material supply section 9 (such as the vacuum chamber 7) to reach a high temperature. Solid phase material (Si, C, etc.)
Is also improved.
さらに、材料供給部９に複数個の小孔ノズル9a′とヒ
ーター9b′を設け、材料物質を材料供給部９′から基板
100及びグリッド６方向へ、方向性良く均一に放出する
ことによって、真空槽７への材料物質の流入の抑制がよ
り一層可能となる。Further, a plurality of small-hole nozzles 9a 'and heaters 9b' are provided in the material supply unit 9, and the material is supplied from the material supply unit 9 'to the substrate.
By uniformly discharging in the direction of 100 and the grid 6 with good directivity, it is possible to further suppress the inflow of the material into the vacuum chamber 7.
次に、第２図に示す構成の薄膜形成装置による薄膜形
成について説明する。Next, the formation of a thin film by the thin film forming apparatus having the structure shown in FIG. 2 will be described.
第２図において、先ずベルジャー１を開き、被薄膜形
成基板100を図の如く対電極５に保持させる。In FIG. 2, first, the bell jar 1 is opened, and the thin film forming substrate 100 is held by the counter electrode 5 as shown in the figure.
次に、ベルジャー１を閉じ、成膜用真空槽１′を密閉
した後、成膜用真空槽１′及び真空槽７内を真空排気系
で高真空状態に排気した後、成膜用真空槽１′内に、ガ
ス導入手段４により活性ガス、若しくは不活性ガス、あ
るいはこれらの混合ガスを10〜10-2Paの圧力で導入す
る。Next, the bell jar 1 is closed, the film forming vacuum tank 1 'is sealed, and the film forming vacuum tank 1' and the vacuum tank 7 are evacuated to a high vacuum state by a vacuum evacuation system. in 1 ', introducing inert gas by the gas introduction means 4, or an inert gas, or mixtures of these gases at a pressure of 10 to 10 -2 Pa.
そして、この雰囲気状態において装置を作動させ、材
料物質を材料供給源９′より噴出させる。尚、材料物質
はどのような薄膜を形成するかに応じて選定される。Then, the apparatus is operated in this atmosphere state, and the material is ejected from the material supply source 9 '. The material is selected according to the type of thin film to be formed.
この材料物質の粒子は、基板100に向かって拡がりつ
つ飛行するが、その一部及び導入ガスが、真空槽７内の
熱電子供給部８のフィラメント8aより放出された熱電子
と衝突して活性化され、イオン及びその他の活性種が生
成される。The particles of the material fly while spreading toward the substrate 100, and a part of the particles and the introduced gas collide with thermions emitted from the filament 8 a of the thermoelectron supply unit 8 in the vacuum chamber 7 and become active. To produce ions and other active species.
このように一部が活性化（イオン化を含む）された材
料物質は、グリッド６を通過するが、その際グリッド近
傍において上下に振動運動する熱電子及び前記イオン化
された導入ガスとの衝突により、さらに活性化される。
また、このグリッド近傍では、同様に、導入ガスもより
多く活性化される。The partially-activated (including ionized) material passes through the grid 6, but at this time, collides with the thermoelectrons vibrating up and down near the grid and the ionized introduced gas. It is activated further.
In addition, in the vicinity of the grid, similarly, more introduced gas is activated.
また、グリッド６を通過した材料物質中、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活性化され、その率が高められる。In the material that has passed through the grid 6, a portion that has not yet been ionized is further activated by collision with the ionized introduced gas, and the rate thereof is increased.
活性種の中の正イオンにイオン化された材料物質及び
導入ガスは、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高速で基板100に
衝突する。このとき、イオンには電界方向への力が作用
するので、薄膜の膜厚分布の均一化、及び物性の均一化
がより一層可能となる。こうして、大面積基板上にも均
一な薄膜形成が行われる。The material substance and the introduced gas ionized into positive ions in the active species are accelerated toward the substrate 100 and collide with the substrate 100 at high speed by the action of the electric field from the grid 6 to the counter electrode 5. At this time, a force in the direction of the electric field acts on the ions, so that the film thickness distribution and physical properties of the thin film can be further uniformed. Thus, a uniform thin film is formed on a large-area substrate.
さて、この様にして薄膜を形成すると、イオン粒子の
運動エネルギーの効果により、基板100への密着性に優
れ、結晶性も良好な薄膜を得ることができる。また、イ
オン及び中性の活性種等が多いため、反応性が良く、均
一組成の化合物薄膜も容易に得ることができる。When a thin film is formed in this manner, a thin film having excellent adhesion to the substrate 100 and excellent crystallinity can be obtained due to the effect of kinetic energy of ion particles. Further, since there are many ions and neutral active species, the reactivity is good and a compound thin film having a uniform composition can be easily obtained.
以上のように、第２図に示す構成の薄膜形成装置で
は、材料物質の活性化率が極めて高く、且つ安定してい
るので、所望の組成や物性を持つ薄膜を、容易且つ確実
に得ることができる。また、フィラメント8aを成膜用真
空槽１′より高真空の真空槽７内に保持することによっ
て、不純物の薄膜への混入やフィラメント8aの劣化及び
基板温度の上昇等を抑えることができ、高品質な薄膜の
形成が可能となる。As described above, in the thin film forming apparatus having the configuration shown in FIG. 2, since the activation rate of the material is extremely high and stable, it is possible to easily and surely obtain a thin film having a desired composition and physical properties. Can be. Further, by holding the filament 8a in the vacuum chamber 7 having a higher vacuum than the film forming vacuum chamber 1 ', it is possible to suppress the contamination of impurities into the thin film, the deterioration of the filament 8a, the rise in the substrate temperature, and the like. A high-quality thin film can be formed.
例えば、導入ガスとしてアルゴン（Ar）又は水素
（H2）等を選択し、圧力を10〜10-2Paに調整し、材料物
質としてSiH4を用いれば、基板上にａ−Si又はｐ−Siの
薄膜を形成でき、材料物質としてCH4を用いれば、カー
ボン薄膜又はダイヤモンド薄膜を形成できる。For example, if argon (Ar) or hydrogen (H 2 ) is selected as the introduced gas, the pressure is adjusted to 10 to 10 −2 Pa, and SiH 4 is used as the material, a-Si or p- A Si thin film can be formed, and if CH 4 is used as a material, a carbon thin film or a diamond thin film can be formed.
また、導入ガスとしてN2及び／又はArを選択し、材料
物質としてSiH4＋NH3を用いれば、SiNx薄膜を形成でき
る。If N 2 and / or Ar is selected as the introduced gas and SiH 4 + NH 3 is used as the material, a SiN x thin film can be formed.
さて、第２図に示す構成の薄膜形成装置においては、
材料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材料物質の活性化（イオン化
等）が可能である。従って、ガス分子の取り込みの極め
て少ない高純度の薄膜が得られ、また薄膜の構造も極め
て緻密にすることができ、通常、薄膜の密度はバルクの
それよりも小さいとされているが、本装置によれば、バ
ルクの密度に極めて近似した密度の薄膜が得られること
も大きな特徴の一つである。従って、本発明の第２図に
示す構成の薄膜形成装置は、絶縁、保護、パッシベーシ
ョン等を目的とする薄膜ばかりではなく、ICやLSIなど
を構成する半導体薄膜等の形成にも極めて適しているも
のである。Now, in the thin film forming apparatus having the configuration shown in FIG.
Since thermionic electrons by the filament effectively contribute to the ionization of the material and the introduced gas, the material can be activated (eg, ionized) even under a high vacuum at a pressure of 10 -2 Pa or less. Therefore, a high-purity thin film with very little gas molecule incorporation can be obtained, and the structure of the thin film can be extremely dense. Usually, the density of the thin film is smaller than that of the bulk, According to this, one of the great features is that a thin film having a density very similar to the bulk density can be obtained. Accordingly, the thin film forming apparatus having the structure shown in FIG. 2 of the present invention is extremely suitable not only for forming thin films for the purpose of insulation, protection, passivation, etc., but also for forming semiconductor thin films forming ICs, LSIs and the like. Things.
以上説明したように、本発明の第１、第２の構成の薄
膜形成装置によれば、低温の大面積基板上に、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、
均一な膜厚及び均一な物性を有し、且つ化学量論的によ
り近い状態の化合物薄膜をも、密着性良く且つ不純物の
取り込みを少なくして高品質に作製することが可能とな
り、大量生産にも十分対応することができる。As described above, according to the thin film forming apparatuses of the first and second configurations of the present invention, not only a thin film composed of a single element such as a metal thin film but also a thin film on a large-area substrate at a low temperature. ,
A compound thin film having a uniform film thickness and uniform physical properties and having a stoichiometrically closer state can be manufactured with good adhesion and low impurity incorporation, and can be manufactured with high quality. Can cope well.
また、本発明の薄膜形成装置によれば、蒸発物質や材
料物質がイオン化または活性化され、電気的に高いエネ
ルギー（電子・イオン温度）を有する状態となるので、
結晶化を必要とする成膜や反応性を必要とする成膜を、
温度（反応温度、結晶化温度）という熱エネルギーを与
えずに実現でき、低温成膜が可能となる。Further, according to the thin film forming apparatus of the present invention, since the evaporating substance and the material substance are ionized or activated and become in a state having an electrically high energy (electron / ion temperature),
Film formation that requires crystallization or film formation that requires reactivity,
This can be realized without giving thermal energy such as temperature (reaction temperature, crystallization temperature), and low-temperature film formation becomes possible.
第１図は請求項１記載の発明の実施例を示す薄膜形成装
置の概略構成図、第２図は請求項2,3記載の発明の実施
例を示す薄膜形成装置の概略構成図である。 １……ベルジャー、１′……成膜用真空槽、２……ベー
スプレート、3,7c……パッキング、４……ガス導入手
段、５……対電極、６……グリッド、７……真空槽、7a
……小孔、7b……水冷パイプ、８……熱電子供給部、8a
……フィラメント、９……蒸発源、９′……材料供給
部、10,11,12,13,14,15……支持体兼用の電極、15′…
…材料供給路、20,22,23……直流電源、21,24……交流
電源、9a′……小口径ノズル、9b′……ヒーター、100
……基板。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Bell jar, 1 '... Vacuum chamber for film formation, 2 ... Base plate, 3, 7c ... Packing, 4 ... Gas introduction means, 5 ... Counter electrode, 6 ... Grid, 7 ... Vacuum chamber , 7a
…… Small hole, 7b …… Water-cooled pipe, 8 …… Thermionic supply unit, 8a
... filament, 9 ... evaporation source, 9 '... material supply unit, 10, 11, 12, 13, 14, 15, ... ... electrode also serving as support, 15' ...
... Material supply path, 20, 22, 23 ... DC power supply, 21, 24 ... AC power supply, 9a '... small-diameter nozzle, 9b' ... heater, 100
……substrate.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−72060（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−89763（ＪＰ，Ａ) 特公 昭55−27623（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭52−22832（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58Continuation of the front page (56) References JP-A-4-72060 (JP, A) JP-A-59-97663 (JP, A) JP-B-55-27623 (JP, B2) JP-B-52-22832 (JP, A) , B2) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) C23C 14/00-14/58
Claims (3)
これら両者の混合ガスが導入される成膜用真空槽と、 小孔を有し、この小孔により上記成膜用真空槽に対して
真空的に連結され、且つ差動排気される真空槽と、 上記成膜用真空槽内に配備される蒸発源と、 上記成膜用真空槽内において、上記蒸発源と対向するよ
うに設置され、被薄膜形成基板を保持する対電極と、 上記成膜用真空槽内において、上記蒸発源と上記対電極
の間に配備され、材料物質を通過させうるグリッドと、 上記成膜用真空槽に対して差動排気される上記真空槽内
に配備され、蒸発源の周辺部から上記グリッドに向け
て、熱電子がこの真空槽の小孔を通って放出されるよう
に設置された熱電子供給部と、この熱電子供給部内に配
備されるフィラメントと、 上記両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、 上記両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になるよ
うにし、且つ、上記フィラメント周辺部の真空度を成膜
用真空槽より高真空に保ちながら熱電子をグリッドに向
けて放出できるような構造及び電気的手段が設けられて
いることを特徴とする薄膜形成装置。1. An active gas or an inert gas, or
A vacuum chamber for film formation into which a mixed gas of these two is introduced, and a vacuum chamber having small holes, vacuum-coupled to the vacuum chamber for film formation by these small holes, and being differentially evacuated. An evaporation source provided in the film forming vacuum chamber; a counter electrode provided in the film forming vacuum chamber so as to face the evaporation source and holding a thin film formation substrate; In the vacuum chamber, a grid is provided between the evaporation source and the counter electrode, through which a material can pass, and the vacuum chamber is differentially evacuated with respect to the film forming vacuum chamber. From the peripheral portion of the evaporation source toward the grid, a thermoelectron supply unit installed so that thermoelectrons are emitted through the small holes of the vacuum chamber, and a filament arranged in the thermoelectron supply unit; Power supply means for realizing a predetermined electrical state in both the vacuum chambers; A conductive means for electrically connecting the inside of both vacuum chambers and the power supply means, so that the grid has a positive potential with respect to the filament, and the degree of vacuum around the filament is used for film formation. A thin film forming apparatus comprising: a structure capable of emitting thermoelectrons toward a grid while maintaining a higher vacuum than a vacuum chamber; and an electric means.
これら両者の混合ガスが導入される成膜用真空槽と、 小孔を有し、この小孔により上記成膜用真空槽に対して
真空的に連結され、且つ差動排気される真空槽と、 上記成膜用真空槽内に配備され、成膜用真空槽外に導出
された材料供給路により成膜用真空槽外から蒸気若しく
は霧状とした材料物質を供給することができる材料供給
部と、 上記成膜用真空槽内において、上記材料供給部と対向す
るように配備され、被薄膜形成基板を保持する対電極
と、 上記成膜用真空槽内において、上記材料供給部と上記対
電極の間に配備され、材料物質を通過させうるグリッド
と、 上記成膜用真空槽に対して差動排気される上記真空槽内
に配備され、上記材料供給部の周辺部から上記グリッド
に向けて、熱電子がこの真空槽の小孔を通って放出され
るように設置された熱電子供給部と、この熱電子供給部
内に配備されるフィラメントと、 上記両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、 上記両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になるよ
うにし、且つ、フィラメント周辺部の真空度を成膜用真
空槽より高真空に保ちながら、熱電子をグリッドに向け
て放出できるような構造及び電気的手段が設けられてい
ることを特徴とする薄膜形成装置。2. An active gas or an inert gas, or
A vacuum chamber for film formation into which a mixed gas of these two is introduced, and a vacuum chamber having small holes, vacuum-coupled to the vacuum chamber for film formation by these small holes, and being differentially evacuated. A material supply unit disposed in the film forming vacuum chamber and capable of supplying a vaporized or atomized material from outside the film forming vacuum chamber through a material supply path led out of the film forming vacuum chamber; And a counter electrode disposed in the vacuum chamber for film formation so as to face the material supply unit and holding a substrate on which a thin film is to be formed; and in the vacuum chamber for film formation, the material supply unit and the pair. A grid provided between the electrodes and capable of passing a material; and a vacuum chamber that is differentially evacuated with respect to the film forming vacuum chamber and is provided from the periphery of the material supply unit toward the grid. So that thermoelectrons are emitted through the small holes of this vacuum chamber. An installed thermoelectron supply unit, a filament provided in the thermoelectron supply unit, power supply means for realizing a predetermined electrical state in the vacuum chambers, and power supply means in the vacuum chambers and the power supply means A conductive means for electrically connecting the filament to the filament, the grid being at a positive potential with respect to the filament, and maintaining the degree of vacuum at the periphery of the filament at a higher vacuum than the vacuum chamber for film formation. A thin film forming apparatus characterized by being provided with a structure and an electric means capable of emitting electrons toward a grid.
料供給部の対電極と対向する面に材料物質の吐出孔とし
て小口径のノズルを複数個設けると共に材料供給部に材
料物質加熱用のヒーターを取付け、材料供給部内外の圧
力差を調整可能とすることにより材料物質に調整可能な
運動エネルギーを持たせ、材料物質を方向性良く且つ均
一に基板に向けて噴射できるようにし、フィラメントが
配備される真空槽側への材料物質の流入を減少させる装
置構成としたことを特徴とする薄膜形成装置。3. A thin film forming apparatus according to claim 2, wherein a plurality of small-diameter nozzles are provided as discharge holes for the material on a surface of the material supply section facing the counter electrode, and the material supply section is provided with a heater for heating the material. By attaching a heater and adjusting the pressure difference between the inside and outside of the material supply unit, the material has an adjustable kinetic energy, so that the material can be jetted uniformly and uniformly to the substrate, and the filament is formed. A thin film forming apparatus characterized in that the apparatus is configured to reduce the inflow of a material into the vacuum chamber to be provided.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18212890A JP2843126B2 (en) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | Thin film forming equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18212890A JP2843126B2 (en) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | Thin film forming equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0472061A JPH0472061A (en) | 1992-03-06 |
| JP2843126B2 true JP2843126B2 (en) | 1999-01-06 |
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ID=16112820
Family Applications (1)
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| JP18212890A Expired - Fee Related JP2843126B2 (en) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | Thin film forming equipment |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2843126B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ITMI981525A1 (en) * | 1997-07-03 | 2000-01-02 | Denso Corp | LOAD CONTROL CIRCUIT WITH VOLTAGE RISE TIMING CONTROL |
| JP2009087664A (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | Plasma gun and film forming apparatus equipped with it |
-
1990
- 1990-07-10 JP JP18212890A patent/JP2843126B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0472061A (en) | 1992-03-06 |
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