JPH0343228Y2 - - Google Patents

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JPH0343228Y2
JPH0343228Y2 JP7117486U JP7117486U JPH0343228Y2 JP H0343228 Y2 JPH0343228 Y2 JP H0343228Y2 JP 7117486 U JP7117486 U JP 7117486U JP 7117486 U JP7117486 U JP 7117486U JP H0343228 Y2 JPH0343228 Y2 JP H0343228Y2
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crucible
shield plate
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、めつき技術などの電気化学的手段
ではなく、各種基板(金属、半導体、絶縁物な
ど)上に物質薄膜層などの薄膜を形成するたとえ
ばイオンプレーテイング法などの薄膜形成装置に
おける電界緩和シールド板に関するものである。
[Detailed explanation of the invention] [Industrial application field] This invention does not use electrochemical means such as plating technology, but rather uses thin films such as thin material layers on various substrates (metals, semiconductors, insulators, etc.). The present invention relates to an electric field relaxation shield plate used in a thin film forming apparatus such as an ion plating method.

一般にこの種薄膜形成装置は、基板等に蒸着し
ようとする蒸着物質を蒸気噴出ノズルを有する密
閉形のるつぽに収容してこれを加熱し、るつぼを
設置した高真空雰囲気(たとえば10-4 Tprr以下の
ガス圧)と、加熱によりるつぼ内に形成される蒸
着物質蒸気との間に少なくとも10倍以上の圧力差
を形成するとともに、るつぼ内の蒸着物質蒸気に
熱平衡状態を保持させることにより蒸気噴出ノズ
ルから蒸着物質蒸気を低ガス圧雰囲気中に噴射さ
せ、断熱膨脹による過冷却状態を蒸気噴出の近傍
に形成させて過飽和状態による凝縮によつて塊状
原子集団蒸気(クラスタとも云う)をつくり、こ
のクラスタに電子をぶつけイオン化クラスタと
し、イオン引出電極に与えた負の高電圧によつて
このイオン化クラスタ運動エネルギーを与え、基
盤上に所定の物質薄膜層を形成するようにしたも
のである。
In general, this type of thin film forming apparatus heats the vapor deposition material to be vapor-deposited onto a substrate, etc. in a closed crucible equipped with a steam jet nozzle . By creating a pressure difference of at least 10 times between the gas pressure (below Tprr ) and the vapor of the deposition material formed in the crucible by heating, and maintaining the thermal equilibrium state of the vapor of the deposition material in the crucible, the vapor Injecting vapor deposition material vapor into a low gas pressure atmosphere from an injection nozzle, forming a supercooled state due to adiabatic expansion in the vicinity of the vapor ejection, and creating lumpy atomic collective vapor (also called cluster) by condensation in a supersaturated state, This cluster is bombarded with electrons to form an ionized cluster, and a negative high voltage applied to the ion extraction electrode gives the ionized cluster kinetic energy to form a thin film layer of a predetermined material on the substrate.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図は、たとえば特公昭54−9592号公報に開
示された従来のこの種薄膜形成装置を示す断面図
である。1は開閉パイプ3を有す真空排気口2を
形成した真空槽、5はたとえば黒鉛などの材料に
よつて作られ、内部に所定量の蒸着物質4を収容
したるつぼで、このるつぼ5の天井部中央には蒸
着物質4の蒸気、すなわち中性クラスラ18を噴
出させるための噴出ノズル27が形成されてい
る。6は絶縁体9を介してるつぼ5を支持する支
持台、7はるつぼ5の外周と所定間隔をあけてこ
れを囲繞し、このるつぼ5を電子衝撃によつて加
熱する加熱用フイラメント、8はるつぼ5および
加熱用フイラメント7を囲繞するように配設さ
れ,このるつぼ5と加熱用フイラメント7からの
放射熱を遮断するるつぼ熱シールド板で、絶縁体
10を介して真空槽1内に支持されている。11
はるつぼ熱シールド板8に上部に絶縁体14を介
して設けられたイオン化熱シールド板13内に設
けられ、るつぼ5の噴出ノズル27から噴出した
中性クラスタ18をイオン化するためのイオン化
電子を放出するイオン化フイラメント、12はこ
のイオン化フイラメント11からイオン化電子1
5を引出す電子引出用グリツド、16はイオン化
熱シールド板13の上部に絶縁体17を介して設
けられた、加速電極、19はイオン化電子15に
よつてイオン化された蒸着物質4のイオン化クラ
スタ、20は中性クラスタ18とイオン化クラス
タ19からなるクラスタビーム、27はシール軸
受23を介して真空槽1の天井部所定位置に回動
自在に取付けられた支持バー22に取付けられ。
クラスタビーム20を任意に遮断する開閉用のシ
ヤツタ、25はシール軸受26を介して真空槽1
の天井部中央に回動自在に取付けられ、表面に蒸
着薄膜(図示せず)を形成する基盤24を着脱自
在に取付けた基板ホルダ、28は中性クラスタ1
8が噴出するるつぼ5の噴出ノズル27の上部近
傍にこれと所定の間隔をあけて配設された電界緩
和フイラメントである。
FIG. 2 is a sectional view showing a conventional thin film forming apparatus of this type disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 54-9592. Reference numeral 1 denotes a vacuum chamber in which a vacuum exhaust port 2 is formed with an opening/closing pipe 3; 5 is a crucible made of a material such as graphite and containing a predetermined amount of vapor deposition substance 4; A jet nozzle 27 for jetting out the vapor of the vapor deposition material 4, that is, the neutral Krasula 18, is formed in the center of the section. Reference numeral 6 denotes a support base that supports the crucible 5 through an insulator 9; 7 a heating filament that surrounds the outer periphery of the crucible 5 at a predetermined distance and heats the crucible 5 by electron impact; A crucible heat shield plate is disposed to surround the crucible 5 and the heating filament 7 and blocks radiant heat from the crucible 5 and the heating filament 7, and is supported in the vacuum chamber 1 via an insulator 10. ing. 11
It is provided in the ionization heat shield plate 13 provided above the crucible heat shield plate 8 via the insulator 14, and emits ionization electrons for ionizing the neutral clusters 18 ejected from the ejection nozzle 27 of the crucible 5. The ionizing filament 12 is the ionizing filament 11, and the ionizing electron 1 is
16 is an accelerating electrode provided on the top of the ionization heat shield plate 13 via an insulator 17; 19 is an ionization cluster of the vapor deposition material 4 ionized by the ionization electrons 15; 20 27 is a cluster beam consisting of a neutral cluster 18 and an ionized cluster 19; 27 is attached via a sealed bearing 23 to a support bar 22 rotatably attached to a predetermined position on the ceiling of the vacuum chamber 1;
An opening/closing shutter 25 that arbitrarily shuts off the cluster beam 20 is connected to the vacuum chamber 1 via a sealed bearing 26.
A substrate holder 28 is rotatably attached to the center of the ceiling of the substrate holder, and a substrate 24 on which a deposited thin film (not shown) is formed is detachably attached.
Reference numeral 8 denotes an electric field relaxing filament disposed near the upper part of the ejection nozzle 27 of the crucible 5 from which the ejecting material is ejected, with a predetermined distance therebetween.

従来のこの種薄膜形成装置は上記のように構成
されているので、加熱用フイラメント7から熱電
子が放出されることによつてるつぼ5が加熱さ
れ、内部の蒸着物質4が蒸発して噴出ノズル27
から噴出した中性クラスタ18にイオン化フイラ
メント11から放出されたイオン化電子15が衝
突してイオン化クラスタ19となり、加速電極1
6により加速制御され、基板24に蒸着して蒸着
薄膜(図示せず)が形成される。なお、シヤツタ
21はクラスタビーム20を開閉制御して基板2
4に蒸着させる薄膜の厚さを調整するためのもの
である。
Since the conventional thin film forming apparatus of this kind is configured as described above, the crucible 5 is heated by thermionic electrons being emitted from the heating filament 7, and the vapor deposition material 4 inside is evaporated to form a jet nozzle. 27
The ionized electrons 15 emitted from the ionized filament 11 collide with the neutral clusters 18 ejected from the ionized filament 11 to form ionized clusters 19, and the accelerating electrode 1
6, the deposition is performed on the substrate 24 to form a deposited thin film (not shown). Note that the shutter 21 controls opening and closing of the cluster beam 20 to expose the substrate 2.
This is for adjusting the thickness of the thin film to be deposited.

〔考案が解決しようとする問題点〕 従来のこの種薄膜形成装置においては、るつぼ
5の噴出ノズル27の上部近傍にこれと所定の間
隔をあけて配設された電界緩和フイラメント28
に、るつぼ5の噴出ノズル27から噴出した蒸着
物質4の中性クラスタ18の一部が付着して液滴
となり、これが所定厚さまで堆積すると、これが
電界緩和フイラメント28から落下し、これの直
下に存在するるつぼ5あるいは加熱用フイラメン
ト7に衝突して飛散し、たとえば放電現象などの
異常事態が発生し易い欠点があつた。
[Problems to be solved by the invention] In the conventional thin film forming apparatus of this type, an electric field relaxation filament 28 is disposed near the upper part of the ejection nozzle 27 of the crucible 5 at a predetermined distance from the ejection nozzle 27.
A part of the neutral cluster 18 of the vapor deposition material 4 ejected from the ejection nozzle 27 of the crucible 5 adheres to form a droplet, and when this is deposited to a predetermined thickness, it falls from the electric field relaxation filament 28 and drops directly below it. It has the disadvantage that it collides with the existing crucible 5 or heating filament 7 and scatters, which tends to cause an abnormal situation such as a discharge phenomenon.

この考案はかかる点に着目してなされたもの
で、蒸着物質の中性クラスタの一部が電界緩和フ
イラメントに付着しないようにした薄膜形成装置
を提供しようとするものである。
This invention has been made with this point in mind, and is intended to provide a thin film forming apparatus that prevents some of the neutral clusters of the vapor deposited material from adhering to the electric field relaxing filament.

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

この考案にかかる薄膜形成装置は、るつぼの噴
出ノズルの上部近傍にこれと所定の間隔をあけて
配設された従来の電界緩和フイラメントを廃止
し、るつぼを囲繞するるつぼ熱シールド板と一体
に結合された電界緩和シールド板をるつぼの噴出
ノズルの上部近傍に所定間隔をあけて配設するよ
うにしたものである。
The thin film forming device according to this invention eliminates the conventional electric field relaxation filament placed near the top of the crucible's jet nozzle at a predetermined distance from the filament, and instead integrates it with the crucible heat shield plate that surrounds the crucible. The electric field mitigation shield plate is arranged near the top of the jet nozzle of the crucible at a predetermined interval.

〔作用〕[Effect]

この考案においては、るつぼを囲繞するるつぼ
熱シールド板に、るつぼの噴出ノズルの上部近傍
に所定間隔をあけて配設された電界緩和シールド
板を一体に結合するようにしたので、この電界緩
和シールド板は常時高温であるるつぼ熱シールド
板からの伝熱で常時高温になつており、付着した
蒸着物質の中性クラスタは瞬時に再蒸発するの
で、付着したり堆積するようなことがない。
In this invention, an electric field relaxation shield plate arranged at a predetermined interval near the top of the crucible's jet nozzle is integrally coupled to a crucible heat shield plate that surrounds the crucible. The plate is always at a high temperature due to heat transfer from the crucible heat shield plate, which is always at a high temperature, and the neutral clusters of deposited substances that have adhered to the plate are instantly re-evaporated, so that they do not stick or accumulate.

〔考案の一実施例〕[An example of the idea]

第1図はこの考案の一実施例の要部を示すもの
であるが、上述した従来のもの(第2図)と同一
符合は同一構成部材につきその説明を省略する。
FIG. 1 shows the main parts of an embodiment of this invention, and since the same reference numerals and components are the same as those of the above-mentioned conventional device (FIG. 2), the explanation thereof will be omitted.

29はるつぼ5と加熱用フイラメント7とを囲
繞するように配置され、このるつぼ5と、加熱フ
イラメント7からの放射熱をしや断するるつぼ熱
シールド板8の上部開口を閉塞するようにして、
これと一体に結合された電界緩和シールド板で、
これのほぼ中央部にはるつぼ5から噴出された中
性クラスタ18を通過させる通過口29aが設け
られている。そしてこの電界熱シールド板29は
常時高温であるるつぼ熱シールド板8からの伝熱
で常時高温になつており、るつぼ5の噴出ノズル
27から噴出した中性クラスタ18がこの電界緩
和シールド板29に付着しても瞬時に再蒸発し、
付着したり堆積するようなことがない。
29 is arranged so as to surround the crucible 5 and the heating filament 7, and closes the upper opening of the crucible heat shield plate 8 that cuts off radiant heat from the crucible 5 and the heating filament 7.
With the electric field mitigation shield plate integrated with this,
A passage port 29a through which the neutral clusters 18 ejected from the crucible 5 pass is provided approximately at the center thereof. This electric field heat shield plate 29 is always at a high temperature due to heat transfer from the crucible heat shield plate 8 which is always at a high temperature, and the neutral clusters 18 ejected from the jet nozzle 27 of the crucible 5 reach this electric field relaxation shield plate 29. Even if it gets stuck, it re-evaporates instantly,
No adhesion or accumulation.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

以上述べたように、この考案によれば、るつぼ
5を囲繞するるつぼ熱シールド板8に、るつぼ5
の噴出ノズル27の上部近傍に所定間隔をあけて
配設された電界緩和シールド板29を一体に結合
するようにしたので、るつぼ5の噴出ノズル27
から噴出した中性クラスタ18がこの電界緩和シ
ールド板29に付着しても、これが高温であるた
め瞬時に再蒸発し、付着したり堆積するようなこ
とがなく、従来のように電界緩和フイラメントに
付着して液滴となつた中性クラスタが低下して放
電などの異常事態が発生するようなことのない優
れた実用的効果を有するものである。
As described above, according to this invention, the crucible heat shield plate 8 surrounding the crucible 5 has a
Since the electric field relaxation shield plates 29 disposed at a predetermined interval near the top of the jet nozzle 27 of the crucible 5 are integrally connected, the jet nozzle 27 of the crucible 5
Even if the neutral clusters 18 ejected from the air adhere to the electric field relaxation shield plate 29, they will instantly re-evaporate due to the high temperature, and will not adhere or accumulate on the electric field relaxation filament as in the conventional case. This has an excellent practical effect in that the neutral clusters that have adhered and become droplets are not degraded and abnormal situations such as discharge occur.

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

第1図はこの考案の一実施例を示す断面図、第
2図は従来の薄膜形成装置を示す断面図である。 図において、1は真空槽、4は蒸着物質、5は
るつぼ、7は加熱用フイラメント、8はるつぼ熱
シールド板、18は中性クラスタ、27は噴出ノ
ズル、29は電界緩和シールド板、29aは通過
口である。なお、図中同一符合は同一または相当
部分を示す。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of this invention, and FIG. 2 is a sectional view showing a conventional thin film forming apparatus. In the figure, 1 is a vacuum chamber, 4 is a deposition material, 5 is a crucible, 7 is a heating filament, 8 is a crucible heat shield plate, 18 is a neutral cluster, 27 is a jet nozzle, 29 is an electric field relaxation shield plate, and 29a is a It is a passageway. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 真空槽内に、加熱用フイラメントによつて加
熱され内部に収容した蒸着物質を蒸発させて噴
出ノズルから中性クラスタを噴出させるるつぼ
と、このるつぼと上記加熱用フイラメントとを
囲繞するるつぼ熱シールド板とを配置したもの
において、上記るつぼ熱シールド板に、上記る
つぼの噴出ノズルの上部近傍に所定間隔をあけ
て配設された電界緩和シールド板を一体に結合
したことを特徴とする薄膜形成装置。 (2) 電界緩和シールド板は、そのほぼ中央部に中
性クラスタを通過させる通過口を有し、かつる
つぼ熱シールド板の上部開口を閉塞するように
一体に結合したことを特徴とする実用新案登録
請求の範囲第1項記載の薄膜形成装置。
[Scope of Claim for Utility Model Registration] (1) A crucible in a vacuum chamber that is heated by a heating filament to evaporate the deposited material contained therein and ejects neutral clusters from an ejection nozzle, and this crucible and the above-mentioned A crucible heat shield plate surrounding a heating filament is arranged, wherein the crucible heat shield plate is integrated with an electric field relaxation shield plate disposed at a predetermined interval near the top of the jet nozzle of the crucible. A thin film forming apparatus characterized in that: (2) A utility model characterized in that the electric field relaxation shield plate has a passage hole through which the neutral cluster passes approximately in the center thereof, and is integrally coupled to the crucible heat shield plate so as to close the upper opening. A thin film forming apparatus according to registered claim 1.
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