薄膜形成装置制造方法及图纸

一种薄膜形成装置，包括蒸汽发生源，使蒸汽中的集结物离子化的离子化装置，使已离子化的集结物向着基板加速的加速装置，通过将上述离子化装置的电离用电子放出部分即阴极设置在适当位置，并使其放出的电子能直接频繁地与蒸气流中的集结物相撞，从而提高集结物离子化的效率，并避免离子化装置等因直接沾上蒸镀物质、被其腐蚀而缩短寿命，以保证稳定高效地形成薄膜。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在基片上形成薄膜的薄膜形成装置，特别涉及用集结物离子束蒸镀法(ICB法)来形成高质量薄膜的薄膜形成装置。以往，一直用ICB法来形成半导体膜、光学薄膜、磁性膜、绝缘膜等高质量的薄膜。图1是剖视图，模式性地示出了例如日本专利技术专利公告1979年第9592号公报所示的传统薄膜形成装置。图中1是使蒸镀物质2产生蒸气的蒸气发生源，3是收容蒸镀物质2的坩埚，4是设在坩埚3上部的喷嘴，5是设在坩埚周围、作为加热坩埚的加热装置用的加热丝，6是屏蔽来自加热丝5的热的第1绝热板。上述坩埚3、加热丝5和第1绝热板6构成蒸气发生源1;7是由从喷嘴4向上喷出的蒸镀物质2的蒸气产生的集结物(块状原子团)。8是设在蒸气发生源1的上方，使集结物7离子化的电离装置，它由放出电子用的电离丝9，从电离丝9引出电子、使其向着集结构7加速的栅极状电子引出电极10，以及用来屏蔽来自电离丝9的热的第2绝热板11组成;12是被电离装置8离子化的离子化集结物，13是设在电离装置8的上方、使离子化集结物向着后面将介绍的基片16加速的加速装置，它由加速电极14和接地电极15组成，接地电极15为零电位，而加速电极14相对接地电极15呈正电位;16是设在加速装置13上方的基片，为零电位。17是内部保持真空且收容上述1至16的真空槽，18是对真空槽17进行排气使其呈真空状态的抽真空系统。以下说明其工作原理。首先，借助抽真空系统18使真空槽17内之真空度为10-6乇。施加电压使坩埚3的电位相对加热丝5呈正偏。对加热丝5通电加热，其放出的电子由于电场而被引向坩埚3并与之碰撞，加热坩埚使坩埚3内的蒸气压达到数乇。由于该加热，坩埚3内的蒸镀物质2蒸发，该蒸气自喷嘴4向上喷出。该蒸气通过喷嘴4时，由于绝热膨胀而加速冷却凝缩，形成集结物7。在电离装置8中，电子引出电极10的电位相对电离丝9呈正偏。对电离丝通电加热，其放出的电子被电子引出电极10引出，其中一部分电子被电子引出电极10所捕捉，但另一部分通过栅极的间隙飞去，与集结物7碰撞，以其能量打出电子，使其变成具有正电荷的离子化集结物12。在加速装置13处，受加速电极14和接地电极15间形成的电场的作用，离子化集结物12向着上方即基片16加速，与未被离子化的中性的集结物7一起与基片16碰撞，在其表面形成蒸镀物质2的薄膜(未图示)。具上述结构的传统的薄膜形成装置存在下述问题首先，因为从电离丝9中放出的电子中，有助于集结物离子化的，仅是通过栅格状电子引出电极10的间隙的那部分电子，其余大量被电子引出电极10捕捉到的电子并不有助于离子化，因此，离子化效率低下;还有，当使用硅或铝等与坩埚材料润湿性好的蒸镀物质时，熔融的蒸镀物质会爬上坩埚的内壁渗出到外壁，蒸发后由于该蒸气，坩埚与加热丝之间的阻抗会下降，在它们之间就加不了电压，薄膜形成装置就不能稳定地工作，从而妨碍形成高质量的薄膜;此外，因为电离装置中的电离丝9和电子引出电极10靠近喷嘴4，位于从喷嘴4喷出的蒸气流之中，所以，从坩埚爬上渗出的蒸镀物质或从喷嘴喷出后凝缩的蒸镀物质容易沾附其上，若蒸镀物质中有硅或铝等，则因为这些物质会与电离丝及电子引出电极等所用的材料例如钽、钼发生激烈反应，所以，暴露于蒸气流中的电离丝9及电子引出电极10，尤其是电子引出电极10会被腐蚀，寿命变得极短，而且，被腐蚀的电子引出电极的材料还会混入所形成的薄膜4，使薄膜的质量下降。为了防止这种情况发生，就必须定期地清扫这些部分。除上述问题外，若通过改变加速电极14和接地电极15间的电位差(加速电压)来控制集结物的加速，从而控制形成于基片16上的薄膜的性质，则由于加速电压的变化，被引出的离子化集结构的量也变化，尤其是当减小加速电压时，到达基片上的离子化集结物的量就非常小，就不能有效利用离子化集结构的特性，形成高质量的薄膜。若加速电压小到接近零，则加速电极和接地电极间的电场变弱，从电离丝9飞出的电子就会射入基片16，因此而使其受损伤。鉴于上述情况，本专利技术的第一目的在于，提供一种有更长工作寿命的薄膜形成装置。本专利技术的又一目的在于，提供一种能让电离装置放出的电离用电子直接与蒸气流接触，电子与蒸气流中的集结物碰撞次数多，因而可提高电离效率的薄膜形成装置。本专利技术的再一目的在于，提供一种即使熔融的蒸镀物质爬上到坩埚壁上，也能使其稳定地蒸镀的薄膜形成装置。本专利技术进一步目的在于，提供一种能蒸镀形成具有类似单片薄膜的电气特性的蒸镀薄膜的薄膜形成装置。为了达到上述目的，本专利技术的薄膜形成装置不再使用传统技术中的那种电离用电子引出电极，而代之以采用如下两种结构。即，其中一种实施例的电离装置包括设在与上述喷嘴相对位置、被加热后放出电子的阴极，以及包围该阴极、坩埚和加热装置的阳极。另一种实施例的电离装置包括设在远离蒸气流的位置的、向蒸气流发射电离用电子束的电子放出装置，以及使上述电离用电子与蒸气流中的集结物逆向相撞使其离子化的电离部。本专利技术第1实施例涉及的薄膜形成装置，由于阴极发出的热量加热了坩埚的喷嘴附近，所以，熔融的蒸镀物质即使爬上来也会蒸发，可抑制蒸镀物质的上爬渗出，可防止因渗出引起的腐蚀及阻抗下降等问题。又因为阳极包围了坩埚和加热装置，所以阳极被加热达到高温，蒸镀物质不会附着在其上，因此也可防止阳极因蒸镀物质导致的腐蚀。因此，薄膜形成装置能稳定高效地运转，且能有更长的工作寿命。又因为从阴极放出的电子不再通过栅格状的引出电极而直接照射到集结物上，所以能极大地提高电子与集结物碰撞的机会，所以能提高离子化效率。本专利技术第2实施例涉及的薄膜形成装置，由于其电离装置的电子放出装置设置在远离蒸气流的位置，不会直接暴露于蒸镀物质的蒸气，不会沾上蒸镀物质，所以，即使蒸镀物质的蒸气与之会发生激烈的反应，该电子放出装置也不会被腐蚀而缩短寿命，而且，构成电子放出装置的材料也不会混入蒸气流而导致形成于被蒸镀物上的膜的质量的下降，所以能稳定高效地形成高质量的薄膜。又因为其电离部使电离用电子与蒸气流中的集结物直接逆向相撞，提高了相撞的几率，所以能提高离子化的效率。附图的简单说明图1是传统的薄膜形成装置的剖视示意图;图2是本专利技术第1实施例涉及的薄膜形成装置的剖视示意图;图3是当图2中的磁场发生装置使用极性排列一致的永久磁铁时的薄膜形成装置的剖视示意图。图4是本专利技术第2实施例涉及的薄膜形成装置的剖视示意图。图5示出了加热丝的各种结构。以下参照附图说明本专利技术的实施例。图2是示出本专利技术第1实施例即一种薄膜成形装置的剖视示意图，图中，符号2-5、7、12、16-18所示与图1中的一样，所以说明省略。1是使蒸镀物质2产生蒸气的蒸气发生源，由坩埚3和加热丝5所构成。21是设于蒸气发生源1的上方，使集结物7离子化的电离装置，22是设在与喷嘴4相对位置处的阴极即电离丝，经通电加热就放出电子。23是包围电离丝22、坩埚3及加热丝5的阳极。上述电离丝22和阳极23构成电离装置21。24是设于电离装置21外侧的磁场发生装置，其产生的磁场垂直于阴极22和阳极23形成的电场。25是设于电离装置21上方、使离子化集结物12向着基片16加速的加速装置，26是与阳极23连成一体的加速电极，27是引出电极，28是作为控制电极的接地电极，呈零电位。按加速电极26、引出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜形成装置，包括：收容蒸镀物质的坩埚，加热该坩埚并使上述蒸镀物质的蒸气从该坩埚的喷嘴喷出的加热装置，使由上述蒸镀物质的蒸气生成的集结物离子化的电离装置，使已离子化的上述集结物向着在其上形成薄膜的基片加速前进的加速装置，其特征在于，上述电离装置包括：设在与上述喷嘴相对的位置、被加热而放出电子的阴极，以及，包围该阴极、坩埚和加热装置的阳极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤弘基，尾田直幸，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]