JPS6339667B2 - - Google Patents
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- JPS6339667B2 JPS6339667B2 JP59015731A JP1573184A JPS6339667B2 JP S6339667 B2 JPS6339667 B2 JP S6339667B2 JP 59015731 A JP59015731 A JP 59015731A JP 1573184 A JP1573184 A JP 1573184A JP S6339667 B2 JPS6339667 B2 JP S6339667B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/221—Ion beam deposition
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、蒸気化した物質の少なくとも一部
をイオン化するイオン化領域を備え、このイオン
化領域によりイオン化した蒸気化物質に運動エネ
ルギを付与し、前記イオン化した蒸気化物質をイ
オン化されない蒸気化物質とともに基板に移送し
て前記基板上に蒸着させるイオンビーム蒸着装置
に関する。
〔従来技術〕
従来、蒸着膜形成技術として、イオンプレーテ
イング法、イオンビーム蒸着法、クラスタイオン
ビーム蒸着法などがあり、蒸着膜を形成させよう
とする物質をイオン化し、これに加速電圧を加え
て運動エネルギを与え、あるいはイオンの持つ電
荷の効果を併用して膜の結晶性や物理的諸性質を
制御しようとするものである。
これらの技術においては、るつぼから蒸気化し
て出てくる蒸着用物質蒸気にイオン化するための
電子のシヤワーを絡ませてイオン化したのち、そ
の近傍に加速のための加速電極を設ける必要があ
る。
たとえば、イオンビーム蒸着法は、第1図に示
すように、るつぼ1の中に蒸気化して蒸着させよ
うとする物質2を押出し、るつぼ1の温度を上昇
する。このるつぼ1の加熱は、るつぼ加熱用フイ
ラメント3による輻射加熱方式、あるいはフイラ
メント3とるつぼ1の間に電圧を加え、フイラメ
ント3からの電子放出による電子衝撃形加熱方
式、あるいはるつぼ1の外壁に直接電流を流す直
接加熱方式のいずれによつてもよい。またそれら
の併用方式も勿論可能である。そして、るつぼ1
の温度上昇により蒸着物質2は蒸気化し、蒸気4
となつて上昇してゆく。この場合は通常、原子
状、分子状あるいは数個の原子が集まつた微小原
子集団である。
この蒸気4の一部をイオン化するために電子シ
ヤワー5を絡ませる。この電子シヤワー5は、イ
オン化用電子放出フイラメント6とそこから電子
を引き出すためのメツシユ状イオン化用電子引き
出しグリツド7によつて形成される。そして、電
子シヤワー5が効率よく蒸気4の方を指向するよ
うに通常フイラメント6の周囲はフイラメント6
と同電位の遮蔽電極8で囲みイオン化用電子引き
出しグリツド7にはフイラメント6および遮蔽電
極8に対して200V〜1KV程度の正電圧を加える。
ただし、これは電離によつて原子、分子を正にイ
オン化する場合である。そしてこれらフイラメン
ト9、グリツド7、遮蔽電極8をイオン化電極群
と称し、電子シヤワー5がるつぼ1から上昇して
きた蒸気と衝突する領域をイオン化領域9と称す
る。
ところで、イオン化した蒸気は正に帯電してい
るので、これを加速し運動エネルギを与えるため
に、負の高電圧を印加するための加速電極10を
設け、これに0〜10KV程度の負の加速電圧を印
加しなければならない。
したがつて、この印加電圧による等電位線11
群は同図に示すように、イオン化領域9内で上か
ら見て凹の形になり、イオン化された粒子は等電
位線11に直角に力をうけながら次第に加速され
るので、中心軸の方へ集束されることになる。な
お、同図から明らかなように、等電位線11群も
上の方にゆくと凸となつて発散系になるが、ここ
ではすでに加速された粒子の速度が速いため、全
体として必ず集束系となる。しかも印加される負
の高圧、すなわち用途から決定される蒸着膜形成
に最適な電圧により、大幅に集束の度合が変るこ
とになる。
一方、イオン化領域9でイオン化されなかつた
蒸気化粒子は、加速もされず集束もされないまま
基板12に到着して蒸着する。
そのため基板12上に形成される膜13は、中
央ではイオン化され加速された粒子の割合が大き
く、周辺部ではきわめて少なくなり、形成される
膜13の膜質が均一にならない。
このような現象は、第1図に示した原子状ない
しは分子状粒子の蒸気をイオン化して行なう技術
ばかりでなく、500〜2000個の原子がお互いに緩
く結合した塊状原子集団を用いるいわゆるクラス
タイオンビーム蒸着法においても状況は同一であ
る。
つぎに、クラスタイオンビーム蒸着法を、第2
図とともに説明する。この蒸着法は、噴射による
断熱膨張を利用するため、噴射ノズル14を有す
るるつぼ15の中に蒸着させようとする物質16
を押入し、るつぼ加熱用電子放出フイラメント1
7からの電子放出によつてるつぼ15を衝撃加熱
する電子衝撃形加熱方式により、蒸着させようと
する物質16を蒸気化する。なお、るつぼ15の
炉壁に直接大電流を流す直熱加熱方式やるつぼ1
5の周囲にヒータを配設して加熱する方式やそれ
らの組合わせ方式を用いることもできる。
そして、るつぼ15内で蒸気化し、10-2〜数ト
ール程度の高圧蒸気となつた蒸着物質は、ノズル
16から高真空中へ噴射し、断熱膨張にもとずく
過冷却現象により、500〜2000個の塊状原子集団
(クラスタ)を形成し、噴射時のエネルギをもつ
て基板へ向つて飛行するクラスタ流18となる。
その時、第1図の場合と同様に、イオン化用電子
放出フイラメント19と、そこから電子を引き出
すためのメツシユ状イオン化用電子引き出しグリ
ツド20に印加された電子引き出し用正電圧
(200V〜1KV程度)によつて電子シヤワーが形成
され、フイラメント19と同電位の遮蔽電極21
のたすけをかりて効率よくクラスタ流18に照射
され、クラスタの一部をイオン化する。この部分
がいわゆるイオン化領域22である。なお、図
中、23は加速電極、24は基板ホルダ、25は
基板であり、熱電対26、基板加熱用ヒーター2
7、シヤツタ28を用途に応じて適宜装着する。
そして、クラスタの場合、イオン化と云つても
500〜2000個のクラスタ構成原子のうち、1個の
原子しかイオン化していないが、イオン化したク
ラスタを加速するために加速電極23による電界
がイオン化領域22の方へ浸み出して来て集束レ
ンズ系をつくる。このことは第1図の場合と同様
である。そのため加速電圧によつてイオン化され
たクラスタが中心軸の方に集束され、基板ホルダ
24上に設けた基板25の上に形成される膜は、
イオン化領域22でイオン化され集束作用をうけ
たクラスタイオンと、イオン化されなくてそのま
ま直進し基板25に射突した中性クラスタの割合
が一様とならず、その上用途に適した加速電圧が
変るたびに分布も変ると云う不都合を生ずる。
このことを計算機シミユレーシヨンであらわし
た例が第3図である。同図は銀のクラスタを用
い、第2図のイオン化領域22から基板25まで
を拡大して示している。
第2図のイオン化用電子引き出しグリツド20
とイオン化用電子放出フイラメント19の間には
200V〜1KVの電子引き出し電圧を加える必要が
あるため、第3図ではこの電圧を500Vと設定し、
第2図のイオン化用電子引き出しグリツド20に
相当する電極を第3図では同じく20であらわし
て0Vとし、第2図のイオン化用電子放出フイラ
メント19に相当するものを、第3図では19で
あらわして−500Vとした。
そして、第2図の加速電極23に相当する第3
図の23に、−3KVを印加したときのイオン化さ
れたクラスタの軌道を第3図aに、また、−6KV
を印加したときのそれを第3図bに示す。
これらの図から明らかなように第3図の23に
加える電圧によつて基板25面上でのイオン化ク
ラスタの分布は大幅に変つてくる。
ところで、第2図で、加速電圧の電界のイオン
化領域22への浸みこみによる作用は、集束作用
であると説明したが、第3図のシミユレーシヨン
で、特にaの場合余り集束になつていないのはつ
ぎの理由による。
ここに使用したシミユレーシヨン用のプログラ
ムは、きわめて高度かつ最新の技術であり、単に
電界による発散、収斂作用のみを考慮したシミユ
レーシヨンではない。もし従来のいわゆる電界分
布のみを考慮したプログラムでは、第3図aに相
当する場合は第3図cのように、第3図bに相当
する場合は第3図dのように、収斂からさらに交
差して発散になるような軌道になる。
しかし、今回用いたシミユレーシヨンでは、イ
オンのもつ空間電荷効果をも厳密に考慮し、それ
によるイオン化クラスタ同士の反発、イオンのも
つ電荷による空間電位の微少変位まで計算して収
斂させたものであり、第3図a、第3図bはきわ
めて実状に近い。逆にいえば、イオン化させる電
子電流の量をかえ、イオン化している粒子の量が
変わつても、軌道が追せきできることになる。
一方、イオン化されなかつた中性クラスタは加
速電圧には関係ないので中性クラスタとイオン化
クラスタの割合が変ることになり、蒸着膜の結晶
性や物性に大きく影響し、実用上支障を生ずる。
〔発明の目的〕
この発明は、イオン化した蒸気化物質を基板の
所定の面積にわたつて一様に分布することのでき
るイオンビーム蒸着装置を提供することを目的と
する。
〔発明の構成〕
この発明は蒸気化した物質の少なくとも一部を
イオン化するイオン化領域を備え、該イオン化領
域によりイオン化した蒸気化物質に運動エネルギ
を付与し、前記イオン化した蒸気化物質をイオン
化されない蒸気化物質とともに基板に移送して前
記基板上に蒸着させるイオンビーム蒸着装置にお
いて、前記イオン化領域と前記基板との間に、前
記イオン化した蒸気化物質に所要の運動エネルギ
と、該蒸気化物質が前記基板に到達時に、所定の
面積にわたつて一様な濃度または分布を形成する
ように前記蒸気化物質に軌道を与える少なくとも
2個以上の電極を設けたことを特徴とするイオン
ビーム蒸着装置である。
〔発明の効果〕
この発明は、イオン化領域と基板との間に、イ
オン化した蒸気化物質に所要の運動エネルギと、
蒸気化物質が基板に到達時に、所定の面積にわた
つて一様な濃度または分布を形成するよう蒸気化
物質に軌道を与える少なくとも2個以上の電極を
設けたことにより、前記蒸気化物質に必要とする
運動エネルギが与えられるとともに、基板の所定
の面積にわたつて一様な濃度または分布を形成す
ることができるものである。
〔実施例〕
つぎにこの発明を、その実施例を示した第4図
以下の図面とともに、詳細に説明する。
まず、1実施例を示した第4図について説明す
る。
同図において、第2図と同一記号のものは同一
または相当するものを示し、異なる点は、遮蔽電
極21と加速電極23との間に新しく加速・減速
用の中間電極29を設けたことである。
つぎに、加速電極23には用途の方から決定さ
れる加速電圧を印加し、これに対して中間電極2
9の電圧を変化させ、イオン化クラスタの集束状
況を調査した結果について説明する。
この調査には、イオンのもつ空間電荷効果やイ
オンのもつ電荷による空間電位の変動まで考慮し
た前記のイオン軌道シミユレーシヨン方式を用
い、第4図の1点鎖線に示す所を取り出して第5
図のように模型化した。
そして、ノズルの噴射時のエネルギ(約
100eV)も初期条件として考慮し、クラスタイオ
ン電流20μAの場合について表1に示す場合のク
ラスタイオン軌道を調べた。
[Industrial Application Field] The present invention includes an ionization region that ionizes at least a portion of a vaporized substance, and the ionization region imparts kinetic energy to the ionized vaporized substance, thereby ionizing the ionized vaporized substance. The present invention relates to an ion beam deposition apparatus that transfers a vaporized substance that is not ionized to a substrate and deposits it on the substrate. [Prior Art] Conventionally, there are ion plating methods, ion beam evaporation methods, cluster ion beam evaporation methods, etc. as vapor deposition film forming techniques, in which the substance on which the vapor deposition film is to be formed is ionized and an accelerating voltage is applied to it. The aim is to control the crystallinity and physical properties of the film by applying kinetic energy or by using the effect of the electric charge of ions. In these techniques, it is necessary to ionize the evaporation material vapor evaporated from the crucible by using a shower of electrons for ionization, and then provide an accelerating electrode for acceleration in the vicinity of the ionized electron shower. For example, in the ion beam deposition method, as shown in FIG. 1, a substance 2 to be vaporized and deposited is extruded into a crucible 1, and the temperature of the crucible 1 is increased. The crucible 1 can be heated by radiation heating using a filament 3 for heating the crucible, by electron impact heating by applying a voltage between the filament 3 and the crucible 1 and emitting electrons from the filament 3, or by directly heating the crucible 1 on the outer wall. Any direct heating method using current may be used. Of course, a combination method of these methods is also possible. And crucible 1
The vapor deposition substance 2 is vaporized by the temperature rise, and vapor 4
and rises. In this case, it is usually in the form of atoms, molecules, or a small group of atoms made up of several atoms. An electronic shower 5 is involved in order to ionize a portion of this vapor 4. The electron shower 5 is formed by an ionizing electron emitting filament 6 and a mesh-like ionizing electron extraction grid 7 for extracting electrons therefrom. In order for the electronic shower 5 to efficiently direct the steam 4, the surroundings of the filament 6 are usually
A positive voltage of about 200 V to 1 KV is applied to the filament 6 and the shield electrode 8 to the ionizing electron extraction grid 7, which is surrounded by a shield electrode 8 having the same potential as the filament 6 and the shield electrode 8.
However, this is a case where atoms and molecules are positively ionized by ionization. These filament 9, grid 7, and shielding electrode 8 are referred to as an ionization electrode group, and the region where the electronic shower 5 collides with the vapor rising from the crucible 1 is referred to as an ionization region 9. By the way, since the ionized vapor is positively charged, in order to accelerate it and give it kinetic energy, an accelerating electrode 10 for applying a negative high voltage is provided, and a negative acceleration of about 0 to 10 KV is provided. Voltage must be applied. Therefore, the equipotential line 11 due to this applied voltage
As shown in the figure, the group has a concave shape when viewed from above within the ionization region 9, and the ionized particles are gradually accelerated while being subjected to a force perpendicular to the equipotential line 11, so that they move toward the central axis. will be focused on. As is clear from the figure, the 11 equipotential lines also become convex toward the top and become a divergent system, but since the speed of the particles that have already been accelerated here is high, the overall system is necessarily a focused system. becomes. Furthermore, the degree of focusing will vary significantly depending on the applied negative high voltage, that is, the optimum voltage for forming a deposited film, which is determined based on the application. On the other hand, vaporized particles that have not been ionized in the ionization region 9 arrive at the substrate 12 without being accelerated or focused and are deposited thereon. Therefore, in the film 13 formed on the substrate 12, the proportion of ionized and accelerated particles is large in the center, and extremely small in the peripheral part, and the quality of the film 13 formed is not uniform. This phenomenon can be achieved not only by the technology shown in Figure 1, which ionizes the vapor of atomic or molecular particles, but also by the so-called cluster ion technology, which uses a cluster of atoms in which 500 to 2000 atoms are loosely bonded to each other. The situation is the same in beam evaporation methods. Next, the cluster ion beam evaporation method was applied to the second
This will be explained with figures. This vapor deposition method utilizes adiabatic expansion caused by injection.
Insert the electron emitting filament 1 for heating the crucible.
The material 16 to be deposited is vaporized by an electron impact heating method in which the crucible 15 is impact-heated by electron emission from the crucible 7 . Note that the crucible 1 is a direct heating method in which a large current is passed directly through the furnace wall of the crucible 15.
It is also possible to use a method in which a heater is provided around 5 for heating, or a combination method thereof. Then, the vaporized material vaporized in the crucible 15 and turned into high-pressure steam of about 10 -2 to several torr is injected into a high vacuum from the nozzle 16, and due to the supercooling phenomenon based on adiabatic expansion, The particles form a cluster of atoms, and become a cluster flow 18 that flies toward the substrate with the energy of the injection.
At that time, as in the case of FIG. 1, a positive electron extraction voltage (approximately 200V to 1KV) applied to the ionization electron emission filament 19 and the mesh-like ionization electron extraction grid 20 for extracting electrons from it. An electronic shower is thus formed, and the shielding electrode 21 is at the same potential as the filament 19.
The cluster flow 18 is efficiently irradiated with the help of this method, and a part of the clusters are ionized. This portion is the so-called ionization region 22. In the figure, 23 is an accelerating electrode, 24 is a substrate holder, 25 is a substrate, a thermocouple 26, and a heater 2 for heating the substrate.
7. Attach the shutter 28 as appropriate depending on the purpose. And in the case of clusters, even though it is called ionization,
Only one atom among the 500 to 2000 cluster constituent atoms is ionized, but the electric field generated by the accelerating electrode 23 leaks toward the ionization region 22 to accelerate the ionized cluster, causing a focusing lens. Create a system. This is the same as in the case of FIG. Therefore, the clusters ionized by the accelerating voltage are focused toward the central axis, and the film formed on the substrate 25 provided on the substrate holder 24 is
The ratio of cluster ions that are ionized and focused in the ionization region 22 and neutral clusters that are not ionized and go straight and hit the substrate 25 is not uniform, and furthermore, the accelerating voltage suitable for the application changes. This causes the inconvenience that the distribution changes every time. FIG. 3 shows an example of this using a computer simulation. This figure shows an enlarged view of the area from the ionization region 22 of FIG. 2 to the substrate 25 using silver clusters. Electron extraction grid 20 for ionization in Figure 2
and the electron emitting filament 19 for ionization.
Since it is necessary to apply an electron extraction voltage of 200V to 1KV, this voltage is set to 500V in Figure 3,
The electrode corresponding to the ionization electron extraction grid 20 in FIG. 2 is also represented by 20 in FIG. It was set to -500V. Then, a third electrode corresponding to the accelerating electrode 23 in FIG.
Figure 23 shows the trajectory of the ionized cluster when -3KV is applied, and Figure 3a shows the trajectory of the ionized cluster when -6KV is applied.
Fig. 3b shows the result when . As is clear from these figures, the distribution of ionized clusters on the surface of the substrate 25 changes significantly depending on the voltage applied to 23 in FIG. By the way, in Fig. 2, it was explained that the effect of the electric field of the accelerating voltage penetrating into the ionization region 22 is a focusing effect, but in the simulation of Fig. 3, especially in case a, it is not very focused. The reason is as follows. The simulation program used here is an extremely advanced and state-of-the-art technology, and the simulation does not simply consider the divergence and convergence effects of the electric field. If a conventional program that only considers the so-called electric field distribution is used, if it corresponds to Fig. 3a, it will be shown in Fig. 3c, and if it corresponds to Fig. 3b, it will be shown in Fig. 3d. The trajectory will intersect and diverge. However, in the simulation used this time, the space charge effect of ions was strictly considered, and the resulting repulsion between ionized clusters and minute displacements in the space potential due to the charges of ions were calculated and converged. Figures 3a and 3b are very close to the actual situation. In other words, even if the amount of ionized electron current changes and the amount of ionized particles changes, the trajectory can be traced. On the other hand, since neutral clusters that have not been ionized are not related to the accelerating voltage, the ratio of neutral clusters to ionized clusters changes, which greatly affects the crystallinity and physical properties of the deposited film, causing practical problems. [Object of the Invention] An object of the present invention is to provide an ion beam evaporation apparatus that can uniformly distribute an ionized vaporized substance over a predetermined area of a substrate. [Structure of the Invention] The present invention includes an ionization region that ionizes at least a portion of a vaporized substance, and the ionization region imparts kinetic energy to the ionized vaporized substance, converting the ionized vaporized substance into non-ionized vapor. In an ion beam evaporation apparatus in which the ionized material is transferred to a substrate and deposited on the substrate, a necessary kinetic energy is applied to the ionized vaporized material and the vaporized material is transferred between the ionized region and the substrate. An ion beam evaporation apparatus characterized by being provided with at least two or more electrodes that give a trajectory to the vaporized substance so as to form a uniform concentration or distribution over a predetermined area when it reaches the substrate. . [Effects of the Invention] The present invention provides the necessary kinetic energy for the ionized vaporized substance between the ionization region and the substrate;
By providing at least two or more electrodes that give a trajectory to the vaporized substance so that it forms a uniform concentration or distribution over a predetermined area when the vaporized substance reaches the substrate, the vaporized substance is provided with the necessary It is capable of imparting kinetic energy and forming a uniform concentration or distribution over a predetermined area of the substrate. [Example] Next, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings from FIG. 4 showing an example of the invention. First, FIG. 4 showing one embodiment will be explained. In the same figure, the same symbols as those in FIG. be. Next, an accelerating voltage determined depending on the application is applied to the accelerating electrode 23, and in response to this, the intermediate electrode 2
The results of investigating the focusing state of ionized clusters by changing the voltage of 9 will be explained. For this investigation, we used the ion trajectory simulation method described above, which takes into account the space charge effect of ions and the fluctuation of space potential due to the charge of ions, and extracted the area shown by the dashed line in Fig. 4.
It was modeled as shown in the figure. Then, the energy of the nozzle jet (approximately
100 eV) was considered as the initial condition, and the cluster ion trajectories were investigated in the case of the cluster ion current shown in Table 1 with a cluster ion current of 20 μA.
【表】
これらの結果からイオン化クラスタの基板25
上での分布を一様にするための加速電極23に印
加する電圧(基板ホルダ24へ印加する電圧も同
じ)と中間電極29への印加電圧の関係を第6図
に示す。
なお、第4図の実施例では、加速電極23と中
間電極29により、イオン化した蒸気化物質に所
要の運動エネルギと基板25の所定の面積にわた
つて一様な分布を付与している場合を示している
が、中間電極29として2個以上の電極を設けて
もよいことは勿論である。
つぎに、この発明の他の実施例を第7図ととも
に説明する。
同図において、第4図と同一記号のものは同一
または相当するものを示し、るつぼ15側をアー
スし、第6図の結果に従い、基板ホルダ24と最
後段加速電極23には必要とする膜質が実現でき
る最適の電圧を電源30によつて印加し、るつぼ
15の加熱は、電源31によるフイラメント17
からの電子放出で行ない、フイラメント17自身
の加熱は電源32で行なつている。
このようにしてノズル14より噴射した蒸気化
物質はクラスタとなつて基板25に向つて飛行す
るが、途中でイオン化用電子放出フイラメント1
9からの電子放出がイオン化用電子引き出しグリ
ツド20によつて行なわれ、これでイオン化され
る。そのフイラメント19の加熱は、図には示し
ていないが適当な電源で行ない、電子の引き出し
は電源33で行なわれる。
このようにして、イオン化したクラスタと中性
クラスタが混在したまま基板25に向つて飛行す
るので、あらかじめ第6図に示すような関係を求
めておき、これにしたがつて電源34の電圧を自
動的にあるいは手動で調整し、所定のイオン化ク
ラスタの分布になるようにする。
また基板25の前面にイオンビームの分布を測
定するためのビームプロフアイラ35をおき、こ
れを手動で動かすか自動的に動かし、クラスタイ
オンビームのプロフアイルを観測し、これを見な
がら電源34を、第6図のような関係にしたが
い、基板25上での分布が一様になるよう、中間
電極29の電圧を自動または手動で変化させる。
なお、ビームプロフアイラ35は、棒状のもの
あるいは直角座標系を構成するもの、あるいはフ
アラデカツプ式のものなど、通常ビームプロフア
イルを観測するのに使用されているものが使用で
きる。
さらに、あらかじめ論理回路36に必要なイオ
ン分布を記憶させ、ビームプロフアイラ35から
得られたビーム分布データを論理回路36によつ
て自動的に判断し、これと電源30の加速電圧か
らの信号を加味し、所定のクラスタイオンビーム
分布になるように自動的に電源34を調整する。
前記を、第3図の場合と同様、計算機シミユレ
ーシヨンであらわした例が第8図a,b,c,d
であり、イオン化用電子引き出しグリツド20を
0V、イオン化用電子放出フイラメント19を−
500Vとし、表2に示した場合のクラスタイオン
の軌道である。[Table] Based on these results, the substrate 25 of the ionized cluster
FIG. 6 shows the relationship between the voltage applied to the accelerating electrode 23 (the same voltage is applied to the substrate holder 24) and the voltage applied to the intermediate electrode 29 to make the distribution uniform. In the embodiment shown in FIG. 4, the accelerating electrode 23 and the intermediate electrode 29 impart the necessary kinetic energy to the ionized vaporized substance and uniform distribution over a predetermined area of the substrate 25. Although shown, it goes without saying that two or more electrodes may be provided as the intermediate electrode 29. Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. In the same figure, the same symbols as those in FIG. The power supply 30 applies the optimum voltage that can realize the heating of the crucible 15 to the filament 17
The filament 17 itself is heated by a power source 32. The vaporized substance injected from the nozzle 14 in this way becomes a cluster and flies toward the substrate 25, but on the way it hits the ionizing electron-emitting filament 1.
Electrons from 9 are emitted by an ionizing electron extraction grid 20, and are ionized. The filament 19 is heated by a suitable power source (not shown), and the electrons are extracted by a power source 33. In this way, the ionized clusters and neutral clusters fly toward the substrate 25 in a mixed state, so the relationship shown in FIG. 6 is determined in advance, and the voltage of the power supply 34 is automatically adjusted according to this. manually or manually to obtain a predetermined distribution of ionized clusters. In addition, a beam profiler 35 for measuring the distribution of the ion beam is placed in front of the substrate 25, and it is moved manually or automatically to observe the profile of the cluster ion beam, and while observing this, the power supply 34 is turned on. According to the relationship shown in FIG. 6, the voltage of the intermediate electrode 29 is automatically or manually changed so that the distribution on the substrate 25 becomes uniform. Note that the beam profiler 35 can be a rod-shaped one, one that forms a rectangular coordinate system, or one that is normally used to observe a beam profile, such as a Fara de cup type. Furthermore, the necessary ion distribution is stored in the logic circuit 36 in advance, and the beam distribution data obtained from the beam profiler 35 is automatically determined by the logic circuit 36, and this and the signal from the accelerating voltage of the power source 30 are combined. In addition, the power supply 34 is automatically adjusted to obtain a predetermined cluster ion beam distribution. As with the case of Fig. 3, examples of computer simulations of the above are shown in Fig. 8 a, b, c, and d.
The electron extraction grid 20 for ionization is
0V, electron emitting filament 19 for ionization -
Table 2 shows the trajectory of cluster ions when the voltage is 500V.
【表】
すなわち、最後段の加速電極23にイオンの必
要とする運動エネルギに相当する電圧を印加する
と同時に、その運動エネルギを得たイオンが基板
25に到達時に所定の面積にわたつて一様な分布
になるように、ビームプロフアイラ35による信
号により、あらかじめ定めたプログラムにしたが
い、中間電極29の印加電圧を制御し、必要な運
動エネルギの範囲全域にわたつてイオンの分布が
適切に分散するようにしたものである。
なお、第7図ではるつぼ15側をアースした
が、基板25側をアースしても差支えない。
また、前記説明は、正イオン化する場合につい
て述べたが、負イオン化した場合についても電圧
の極性が変るだけで本質的に変りはない。[Table] In other words, when a voltage corresponding to the kinetic energy required by the ions is applied to the accelerating electrode 23 at the last stage, the ions that have obtained the kinetic energy are uniformly distributed over a predetermined area when they reach the substrate 25. The voltage applied to the intermediate electrode 29 is controlled according to a predetermined program using a signal from the beam profiler 35 so that the ions are distributed appropriately over the entire required kinetic energy range. This is what I did. Although the crucible 15 side is grounded in FIG. 7, the substrate 25 side may also be grounded. Furthermore, although the above description has been made regarding the case of positive ionization, there is essentially no difference in the case of negative ionization, except that the polarity of the voltage changes.
第1図および第2図はそれぞれ従来のイオンビ
ーム蒸着装置の正面図、第3図a,b,c,dは
第2図の場合の計算機シミユレーシヨンの図、第
4図はこの発明のイオンビーム蒸着装置の1実施
例の正面図、第5図は第4図の一部の模型化図、
第6図は加速電極電圧と中間電極電圧の関係図、
第7図はこの発明の他の実施例の正面図、第8図
a,b,c,dは第7図の場合の計算機シミユレ
ーシヨンの図である。
14……噴射ノズル、17,19……フイラメ
ント、20……グリツド、21……遮蔽電極、2
2……イオン化領域、23……加速電極、24…
…基板ホルダ、25……基板、29……中間電
極、30,31,32,33,34……電源、3
5……ビームプロフアイラ、36……論理回路。
Figures 1 and 2 are front views of conventional ion beam evaporation equipment, Figures 3 a, b, c, and d are computer simulations of the case in Figure 2, and Figure 4 is the ion beam of the present invention. A front view of one embodiment of the vapor deposition apparatus, FIG. 5 is a schematic diagram of a part of FIG. 4,
Figure 6 is a diagram of the relationship between accelerating electrode voltage and intermediate electrode voltage.
FIG. 7 is a front view of another embodiment of the invention, and FIGS. 8a, b, c, and d are computer simulation diagrams for the case of FIG. 14... Injection nozzle, 17, 19... Filament, 20... Grid, 21... Shielding electrode, 2
2...Ionization region, 23...Acceleration electrode, 24...
... Substrate holder, 25 ... Substrate, 29 ... Intermediate electrode, 30, 31, 32, 33, 34 ... Power supply, 3
5...Beam profiler, 36...Logic circuit.
Claims (1)
するイオン化領域を備え、該イオン化領域により
イオン化した蒸気化物質に運動エネルギを付与
し、前記イオン化した蒸気化物質をイオン化され
ない蒸気化物質とともに基板に移送して前記基板
上に蒸着させるイオンビーム蒸着装置において、
前記イオン化領域と前記基板との間に、前記イオ
ン化した蒸気化物質に所要の運動エネルギと、該
蒸気化物質が前記基板に到達時に、所定の面積に
わたつて一様な濃度または分布を形成するよう前
記蒸気化物質に軌道を与える少なくとも2個以上
の電極を設けたことを特徴とするイオンビーム蒸
着装置。1. An ionization region that ionizes at least a portion of the vaporized substance, the ionization region imparts kinetic energy to the ionized vaporized substance, and the ionized vaporized substance is transferred to the substrate together with the non-ionized vaporized substance. In an ion beam evaporation apparatus that performs evaporation on the substrate,
between the ionization region and the substrate to impart a required kinetic energy to the ionized vaporized substance and to form a uniform concentration or distribution over a predetermined area when the vaporized substance reaches the substrate; An ion beam evaporation apparatus characterized in that at least two or more electrodes are provided for giving a trajectory to the vaporized substance.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1573184A JPS60162773A (en) | 1984-01-31 | 1984-01-31 | Ion beam vapor deposition device |
| DE19853502902 DE3502902A1 (en) | 1984-01-31 | 1985-01-29 | ION RAY VAPOR DEVICE |
| US06/696,518 US4559901A (en) | 1984-01-31 | 1985-01-30 | Ion beam deposition apparatus |
| GB08502400A GB2156578B (en) | 1984-01-31 | 1985-01-31 | Vapour deposition apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1573184A JPS60162773A (en) | 1984-01-31 | 1984-01-31 | Ion beam vapor deposition device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60162773A JPS60162773A (en) | 1985-08-24 |
| JPS6339667B2 true JPS6339667B2 (en) | 1988-08-05 |
Family
ID=11896907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1573184A Granted JPS60162773A (en) | 1984-01-31 | 1984-01-31 | Ion beam vapor deposition device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60162773A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6453751U (en) * | 1987-09-29 | 1989-04-03 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5614498A (en) * | 1979-07-12 | 1981-02-12 | Sekisui Chem Co Ltd | Manufacture of transparent electrically conductive thin film |
| JPS5668932A (en) * | 1979-11-07 | 1981-06-09 | Sekisui Chem Co Ltd | Manufacture of magnetic recording medium |
-
1984
- 1984-01-31 JP JP1573184A patent/JPS60162773A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60162773A (en) | 1985-08-24 |
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