JPH0543784B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、金属、半導体、絶縁物などでなる
各種の基板上に薄膜を形成する、たとえば真空蒸
着法、クラスターイオンビーム法などの薄膜形成
装置に用いる蒸着物質の蒸気およびクラスター噴
出装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention is applicable to thin film formation using vacuum evaporation, cluster ion beam method, etc., which forms thin films on various substrates made of metals, semiconductors, insulators, etc. The present invention relates to a vapor deposition material vapor and cluster ejection device used in the device.
一般に、この種の薄膜形成装置は、蒸着しよう
とする蒸着物質を、ノズルを有する密閉型のルツ
ボを収容してこれを加熱し、ルツボを設置した高
真空雰囲気中に蒸気を噴出させ、断熱膨張による
過冷却状態をノズルの近傍に形成させて過飽和状
態による凝縮によつてクラスター（塊状原子集
団）をつくり、一部のクラスターをイオン化し、
加速電極によつて与えた負の高電圧によつてこの
クラスターイオンに運動エネルギーを与え、基板
に所定の薄膜層を形成するものである。
In general, this type of thin film forming apparatus heats the vapor deposition material in a closed crucible with a nozzle, blows out steam into a high vacuum atmosphere in which the crucible is installed, and expands the vapor adiabatically. A supercooled state is formed near the nozzle, a supersaturated state condenses to create clusters (massive atomic groups), and some clusters are ionized.
A negative high voltage applied by an accelerating electrode gives kinetic energy to the cluster ions, thereby forming a predetermined thin film layer on the substrate.
第３図は例えば特公昭54−9592号公報に示され
たような従来の薄膜形成装置を示し、第４図は従
来の薄膜形成装置における蒸着物質の蒸気および
クラスター噴出装置を示している。図において、
内部に所定の蒸着物質５を充填、カーボン、タン
タル、タングステンなどの高融点導電性材料でな
るルツボ１は、このルツボ１を所定間隔をあけて
囲繞する加熱用フイラメント２でふく射もしくは
電子衝撃方式で加熱される。フタ３は、ルツボ１
の上部開口を閉塞し、中央に所定内径のノズル４
を有している。６はルツボ１内で加熱されてノズ
ル４から噴出される蒸気およびクラスターであ
る。電子ビーム引出電極８はイオン化フイラメン
ト７から放出される電子ビームを加速してクラス
タ６をイオン化する。加速電極９はイオン化され
たクラスター６を加速して所定の真空度に保持さ
れた真空槽１２に設けられた基板１０に照射す
る。１１は熱シールド板である。 FIG. 3 shows a conventional thin film forming apparatus as disclosed, for example, in Japanese Patent Publication No. 54-9592, and FIG. 4 shows a device for ejecting vapor and clusters of vapor deposition material in the conventional thin film forming apparatus. In the figure,
A crucible 1 made of a high melting point conductive material such as carbon, tantalum, or tungsten is filled with a predetermined vapor deposition substance 5, and is heated by radiation or electron bombardment using a heating filament 2 surrounding the crucible 1 at a predetermined interval. heated. Lid 3 is crucible 1
A nozzle 4 with a predetermined inner diameter is placed in the center.
have. 6 is steam and clusters that are heated within the crucible 1 and ejected from the nozzle 4. The electron beam extraction electrode 8 accelerates the electron beam emitted from the ionization filament 7 to ionize the cluster 6 . The accelerating electrode 9 accelerates the ionized clusters 6 and irradiates them onto a substrate 10 provided in a vacuum chamber 12 maintained at a predetermined degree of vacuum. 11 is a heat shield plate.
以上の構成により、加熱用フイラメント２に通
電することによつて、そのふく射熱もしくは電界
によつて引き出された熱電子を加速してルツボ１
に衝突させる電子衝撃方式によつて加熱されたル
ツボ１内の蒸着物質５が蒸発すると、その蒸気は
ルツボ１内の圧力を高め、ノズル４から噴出され
るが、この蒸着物質５の蒸気は圧力差による断熱
膨張によつて加速冷却され、複数個の原子が緩く
結合したクラスター（塊状原子集団）６が形成さ
れ、このクラスター６の一部がイオン化フイラメ
ント７から放出され、さらに、電子ビーム引出電
極８で加速される電子ビームによつてイオン化さ
れ、加速電極９による電界によつて加速されて真
空槽１２内に設けられた基板１０上に中性クラス
ター６と共に照射されて蒸着が行われる。 With the above configuration, by energizing the heating filament 2, thermionic electrons extracted by the radiated heat or electric field are accelerated and the crucible is heated.
When the vapor deposition material 5 in the crucible 1 heated by the electron bombardment method evaporates, the vapor increases the pressure inside the crucible 1 and is ejected from the nozzle 4. Accelerated cooling is caused by adiabatic expansion due to the difference, forming a cluster (massive atomic group) 6 in which a plurality of atoms are loosely bonded, a part of this cluster 6 is emitted from the ionization filament 7, and is further emitted from the electron beam extraction electrode. The electron beam is ionized by the electron beam accelerated by the electron beam 8, accelerated by the electric field generated by the accelerating electrode 9, and irradiated onto the substrate 10 provided in the vacuum chamber 12 together with the neutral cluster 6 to perform vapor deposition.
従来の蒸着物質の蒸気およびクラスター噴出装
置は以上のように構成されているので例えば蒸着
物質としてアルミニウムなどを用いた場合、非常
に表面張力が小さい溶融したアルミニウムが、ル
ツボ１とフタ３のすき間（Ａ部）からしみ出した
り、ノズル４からはい上がつてルツボ１の外側に
流れ出したりし、これが蒸発すると加熱フイラメ
ント２が腐食されたり、空間のインピーダンスが
低下して安定的に電子衝撃をすることができなく
なるなどの問題点があつた。
Conventional evaporation material vapor and cluster ejection devices are constructed as described above. Therefore, when aluminum is used as the evaporation material, molten aluminum having a very low surface tension is ejected into the gap between the crucible 1 and the lid 3 ( (Part A) or crawls up from the nozzle 4 and flows out of the crucible 1, and when this evaporates, the heating filament 2 is corroded, and the impedance of the space decreases, causing stable electron bombardment. There were problems such as the inability to do so.
この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、蒸着物質の蒸気もしくはクラ
スターを安定して、基板に蒸着することができる
蒸着物質の蒸気およびクラスター噴出装置を得る
ことを目的とする。 This invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to obtain a device for ejecting vapor and clusters of vapor deposition material that can stably vapor deposit vapor or clusters of vapor deposition material onto a substrate. shall be.
この発明に係る蒸着物質の蒸気およびクラスタ
ー噴出装置は、ノズル４を有するフタ３をルツボ
１にはめ込むようにし、さらにルツボ１を延長し
てエントツが形成されている。
In the device for ejecting vapor and clusters of vapor deposition material according to the present invention, a lid 3 having a nozzle 4 is fitted into a crucible 1, and the crucible 1 is further extended to form an entrance.
この発明においては、フタのすき間からしみ出
す溶融した蒸着物質が蒸発してフイラメント側に
飛んでいくことがなく、また噴出した蒸気もしく
はクラスターの拡がり角がエントツで抑えられ
る。
In this invention, the molten vapor deposition material that seeps through the gap in the lid does not evaporate and fly toward the filament, and the spread angle of the ejected steam or clusters is suppressed by the lid.
第１図はこの発明の一実施例を示し、図におい
て、符号１，２，５および６は上述した従来装置
におけるものと同じ部分である。ノズル４を有す
るフタ３はルツボ１内にはめ込む方式で固定され
る。１３はルツボ１と一体となり、ルツボ１から
延長して形成されたエントツである。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which reference numerals 1, 2, 5 and 6 are the same parts as in the conventional device described above. A lid 3 having a nozzle 4 is fitted into the crucible 1 and fixed. Reference numeral 13 denotes an end formed integrally with the crucible 1 and extending from the crucible 1.
以上のように構成された蒸着物質の蒸気および
クラスター噴出装置においては、上述した従来装
置と同様に、加熱用フイラメント２からふく射も
しくは電子衝撃によつてルツボ１が加熱され、加
熱されたルツボ１内の蒸着物質５の蒸気は、ルツ
ボ１内の圧力を高め、噴出用ノズル４から噴出す
る。このとき、ルツボ１、フタ３のすき間からも
特に溶融した蒸着物質５の表面張力が小さい場合
にはしみ出しが生じるが、ルツボ１からエントツ
１３が延長されているため、再蒸気した蒸着物質
は加熱用フイラメント２側に飛び出すことなく、
基板１０方向に飛び出して蒸着に用いられ、安定
してルツボ加熱がなされるため、効率よく蒸気お
よびクラスターを供給することができる。 In the device for ejecting vapor and clusters of a vapor deposited material configured as described above, the crucible 1 is heated by radiation or electron impact from the heating filament 2, and the inside of the heated crucible 1 is heated, similar to the conventional device described above. The vapor of the vapor deposition substance 5 increases the pressure inside the crucible 1 and is ejected from the ejection nozzle 4. At this time, especially if the surface tension of the melted vapor deposition material 5 is small, seepage will occur from the gap between the crucible 1 and the lid 3, but since the container 13 is extended from the crucible 1, the re-vaporized vapor deposition material without popping out to the heating filament 2 side.
Since it is used for vapor deposition by protruding toward the substrate 10 and stably heats the crucible, steam and clusters can be efficiently supplied.
第２図は他の実施例を示し、フタ３はルツボ１
内にはめ込む方式で固定され、先細末広形状のノ
ズル４が形成されている。ルツボ１を加熱する加
熱用フイラメント２は、ノズル４を有するフタ３
付近が他の部分よりも密になるように配置されて
いる。 FIG. 2 shows another embodiment, in which the lid 3 is the crucible 1.
A nozzle 4 having a tapered and widening shape is formed. A heating filament 2 for heating the crucible 1 is attached to a lid 3 having a nozzle 4.
They are arranged so that they are denser in the vicinity than in other parts.
これは、ノズル４がストレートの場合、第５図
に示すように、ノズル４の入口および出口に鋭い
稜４ａが存在すると、蒸気噴流は、矢印で示すよ
うに、急には方向を変えることができないので縮
流という現象を呈したり、また、後流で渦を形成
したりしてノズル４から噴出する蒸気量が不安定
になつたり、運動エネルギーが失われて、クラス
ターの生成の妨げになるのであるが、先細末広形
状のノズル４により、蒸着物質の蒸気およびクラ
スターを効率よく基板１０方向に噴出させること
ができる。 This means that when the nozzle 4 is straight and there are sharp edges 4a at the inlet and outlet of the nozzle 4 as shown in FIG. 5, the steam jet cannot change direction suddenly as shown by the arrow. This may cause the phenomenon of contraction, or the formation of vortices in the wake, making the amount of steam ejected from the nozzle 4 unstable, and the loss of kinetic energy, which may impede the formation of clusters. However, the nozzle 4 having a tapered and divergent shape allows the vapor and clusters of the vapor deposition material to be efficiently ejected in the direction of the substrate 10.
なお、ノズル４は先細形または末広形としても
よく、同様の効果が期待できる。 Note that the nozzle 4 may have a tapered shape or a widened shape, and similar effects can be expected.
また、加熱用フイラメント２をフタ３部で密に
したことから、ノズル４付近がルツボ１下部より
も高温に保たれるので、溶融した蒸着物質のはい
上がり現象を抑制することができる。 Further, since the heating filament 2 is tightly packed with the lid 3, the vicinity of the nozzle 4 is maintained at a higher temperature than the lower part of the crucible 1, so that the phenomenon of creeping up of the molten vapor deposition material can be suppressed.
この発明は、以上の説明から明らかなように、
蒸着物質の蒸気が噴出する際の拡がりを抑えるエ
ントツをルツボと一体に形成するとともに、ノズ
ルが形成されているフタをルツボ内にはめ込んだ
ことにより、加熱フイラメントの腐食や、空間イ
ンピーダンスの低下を防止し、蒸着物質の蒸気、
クラスターを安定して基板に蒸着することができ
る。
As is clear from the above description, this invention
The nozzle is integrally formed with the crucible to suppress the spread of the vapor of the vapor deposited material when it is ejected, and the lid with the nozzle is fitted into the crucible to prevent corrosion of the heating filament and decrease in spatial impedance. and the vapor of the vapor deposited substance,
Clusters can be stably deposited on a substrate.
第１図はこの発明の一実施例の要部正断面図、
第２図は他の実施例の要部正断面図、第３図は従
来の薄膜形成装置の正断面図、第４図は第３図の
ものの要部正断面図、第５図は第４図のものの作
用を説明するための一部正断面図である。
｛１……ルツボ、２……加熱用フイラメント、
３……フタ、４……ノズル｝蒸気発生源、５……
蒸着物質、６……蒸気およびクラスター、｛７…
…イオン化フイラメント、８……電子ビーム引出
電極｝イオン化手段、９……加速電極、１０……
基板、１２……真空槽、１３……エントツ。な
お、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示
す。
FIG. 1 is a front sectional view of essential parts of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front sectional view of a main part of another embodiment, FIG. 3 is a front sectional view of a conventional thin film forming apparatus, FIG. 4 is a front sectional view of a main part of the one shown in FIG. 3, and FIG. FIG. 3 is a partially front cross-sectional view for explaining the action of the one shown in the figure. {1... Crucible, 2... Heating filament,
3...Lid, 4...Nozzle} Steam generation source, 5...
Vapor deposition substance, 6... vapor and cluster, {7...
...Ionization filament, 8...Electron beam extraction electrode} Ionization means, 9...Acceleration electrode, 10...
Substrate, 12... vacuum chamber, 13... entries. In each figure, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
空槽内に設けられる基板に向けて蒸着物質の蒸気
を噴出し、前記蒸着物質のクラスターを発生させ
る蒸気発生源と、前記クラスターをイオン化する
イオン化手段と、イオン化された前記蒸着物質の
クラスターイオンを加速制御しイオン化されてい
ない前記蒸着物質の中性の蒸気および前記クラス
ターとともに前記基板に衝突させる加速電極を備
えた薄膜形成装置の蒸着物質の蒸気およびクラス
ター噴出装置において、前記蒸着物質を充填する
ルツボと一体に形成され前記蒸着物質の蒸気が噴
出する際の拡がりを抑えるエントツと、クラスタ
ーを形成するノズルが形成されていて前記ルツボ
内にはめ込まれたフタとを備えてなることを特徴
とする蒸着物質の蒸気およびクラスター噴出装
置。 ２ 形状がストレート、先細、末広および先細末
広形から選んだノズルを少なくとも１個備えた特
許請求の範囲第１項記載の蒸着物質の蒸気および
クラスター噴出装置。 ３ ルツボの外周に配置した加熱用フイラメント
が、ノズル付近で密になつている特許請求の範囲
第１項記載の蒸着物質の蒸気およびクラスター噴
出装置。 ４ カーボン、タンタル、タングステンから選ん
だ高融点導電性材料でなるルツボを備えた特許請
求の範囲第１項記載の蒸着物質の蒸気およびクラ
スター噴出装置。[Claims] 1. A vacuum chamber maintained at a predetermined degree of vacuum, and a steam generation source that spouts vapor of a vapor deposition material toward a substrate provided in the vacuum chamber to generate clusters of the vapor deposition material. , a thin film comprising: ionization means for ionizing the clusters; and an accelerating electrode that accelerates and controls the ionized cluster ions of the vapor deposition material to collide with the substrate together with neutral vapor of the non-ionized vapor deposition material and the clusters. In the vapor deposition material vapor and cluster ejection device of the forming device, an element is formed integrally with the crucible filled with the vapor deposition material to suppress the spread of the vapor of the vapor deposition material when it is ejected, and a nozzle for forming clusters is formed. and a lid fitted into the crucible. 2. The device for ejecting vapor and clusters of vapor deposition material according to claim 1, comprising at least one nozzle having a shape selected from straight, tapered, wide-divergent, and tapered-divergent shapes. 3. The device for ejecting vapor and clusters of vapor deposition material according to claim 1, wherein the heating filament arranged around the outer periphery of the crucible is densely arranged near the nozzle. 4. A vapor and cluster jetting device for vapor deposition material according to claim 1, comprising a crucible made of a high melting point conductive material selected from carbon, tantalum, and tungsten.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7029887A JPS63238264A (en) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | Device for ejecting vapor and cluster of material to be deposited by evaporation |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP7029887A JPS63238264A (en) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | Device for ejecting vapor and cluster of material to be deposited by evaporation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63238264A JPS63238264A (en) | 1988-10-04 |
| JPH0543784B2 true JPH0543784B2 (en) | 1993-07-02 |
Family
ID=13427412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7029887A Granted JPS63238264A (en) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | Device for ejecting vapor and cluster of material to be deposited by evaporation |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (7)
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-
1987
- 1987-03-26 JP JP7029887A patent/JPS63238264A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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