JPH07110800B2 - イオン化ガス供給ノズル - Google Patents
イオン化ガス供給ノズルInfo
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- JPH07110800B2 JPH07110800B2 JP63146422A JP14642288A JPH07110800B2 JP H07110800 B2 JPH07110800 B2 JP H07110800B2 JP 63146422 A JP63146422 A JP 63146422A JP 14642288 A JP14642288 A JP 14642288A JP H07110800 B2 JPH07110800 B2 JP H07110800B2
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- gas
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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、分子線を用いる薄膜作製装置に関し、低温、
高真空状態で、化学量論的組成比や結晶性の良い、優れ
た薄膜を作製することができるイオン化分子線エピタキ
シ装置に関するものである。
高真空状態で、化学量論的組成比や結晶性の良い、優れ
た薄膜を作製することができるイオン化分子線エピタキ
シ装置に関するものである。
また本発明は、低圧でガスを供給しながら薄膜を作製す
る装置において、供給するガスを分解、イオン化し、ガ
スを活性化することを目的としたイオン化ガス供給ノズ
ルに関するものである。
る装置において、供給するガスを分解、イオン化し、ガ
スを活性化することを目的としたイオン化ガス供給ノズ
ルに関するものである。
従来の技術 近年のエレクトロニクス産業の発展に伴い、半導体をは
じめとした薄膜電子デバイスの作製技術として、真空蒸
着法、スパッタ法、CVD法、或は分子線エピタキシ法な
どの薄膜作製技術が種々開発、実用化されている。例え
ば真空蒸着法は、真空中で薄膜材料を加熱蒸発させ、こ
の蒸発粒子を基板上に付着させて薄膜を作製する方法で
あり、電極材料やコーティング材料のような低融点の金
属薄膜の作製によく用いられている。またスパッタ法
は、電極間に発生させたグロー放電プラズマ中のイオン
により、蒸発材料で形成されたターゲットに物理的な衝
撃を与えてターゲット物質をスパッタ蒸発させ（スパッ
タリング）、この蒸発粒子を基板上に付着させて薄膜を
作製する方法であり、高融点材料や合金、或は酸化物の
薄膜の作製に用いられる。また、反応性ガス雰囲気中で
スパッタリングを行い、ターゲット物質とガスを反応さ
せることによって、ターゲット物質とガス成分の化合物
の薄膜を作製する反応性スパッタ法などの応用例もあ
る。
じめとした薄膜電子デバイスの作製技術として、真空蒸
着法、スパッタ法、CVD法、或は分子線エピタキシ法な
どの薄膜作製技術が種々開発、実用化されている。例え
ば真空蒸着法は、真空中で薄膜材料を加熱蒸発させ、こ
の蒸発粒子を基板上に付着させて薄膜を作製する方法で
あり、電極材料やコーティング材料のような低融点の金
属薄膜の作製によく用いられている。またスパッタ法
は、電極間に発生させたグロー放電プラズマ中のイオン
により、蒸発材料で形成されたターゲットに物理的な衝
撃を与えてターゲット物質をスパッタ蒸発させ（スパッ
タリング）、この蒸発粒子を基板上に付着させて薄膜を
作製する方法であり、高融点材料や合金、或は酸化物の
薄膜の作製に用いられる。また、反応性ガス雰囲気中で
スパッタリングを行い、ターゲット物質とガスを反応さ
せることによって、ターゲット物質とガス成分の化合物
の薄膜を作製する反応性スパッタ法などの応用例もあ
る。
CVD法は、真空蒸着法やスパッタ法といった物理的蒸着
法と異なり、化学的な気相反応を利用した薄膜作製法で
あり、近年半導体分野でのデバイス作製プロセスを中心
に広く用いられている。
法と異なり、化学的な気相反応を利用した薄膜作製法で
あり、近年半導体分野でのデバイス作製プロセスを中心
に広く用いられている。
新しく研究、開発されてきた薄膜作製法である分子線エ
ピタキシ法が近年大変注目され始めている。この方法
は、基本的には従来の熱蒸着法に類似した方法である。
その原理は、複数の蒸発源やガス供給ノズルより分子線
を発生させ、基板上で原料物質の拡散、反応を起こさせ
ることによって化学量論的組成比、或は結晶性の優れた
薄膜を作製するものである。この薄膜作製法の最大の特
徴は、原子スケールでほぼ平坦な膜を作製できることで
あり、GaAs/（AlGa）As半導体レーザの試作が行われ良
好な結果を得ている。
ピタキシ法が近年大変注目され始めている。この方法
は、基本的には従来の熱蒸着法に類似した方法である。
その原理は、複数の蒸発源やガス供給ノズルより分子線
を発生させ、基板上で原料物質の拡散、反応を起こさせ
ることによって化学量論的組成比、或は結晶性の優れた
薄膜を作製するものである。この薄膜作製法の最大の特
徴は、原子スケールでほぼ平坦な膜を作製できることで
あり、GaAs/（AlGa）As半導体レーザの試作が行われ良
好な結果を得ている。
上述した種々の薄膜作製方法の中には、スパッタ法やプ
ラズマCVD法のようにプラズマ状態を積極的に利用した
方法も多い。その理由は、プラズマ状態が蒸発粒子、或
はガスを活性化して反応性を促進することによって、よ
り良好な薄膜を作製できると考えられるからである。
ラズマCVD法のようにプラズマ状態を積極的に利用した
方法も多い。その理由は、プラズマ状態が蒸発粒子、或
はガスを活性化して反応性を促進することによって、よ
り良好な薄膜を作製できると考えられるからである。
発明が解決しようとする課題 上述したように、真空蒸着法やスパッタ法は蒸発粒子を
基板上に堆積させる方法であるため、化学量論的組成比
や結晶性の優れた膜を得るのは非常に困難である。ま
た、CVD法は、作製時に大量のガスを導入するためガス
に含まれる不純物の影響が大きく、また化学的な気相成
長反応なので基板温度を高くしなければならないという
欠点がある。
基板上に堆積させる方法であるため、化学量論的組成比
や結晶性の優れた膜を得るのは非常に困難である。ま
た、CVD法は、作製時に大量のガスを導入するためガス
に含まれる不純物の影響が大きく、また化学的な気相成
長反応なので基板温度を高くしなければならないという
欠点がある。
これに対して分子線エピタキシ法は、低温、高真空状態
で化学量論的組成比や結晶性の優れた膜を得ることがで
きるが、分子線源として化合物の蒸気や化合物のガスを
用いる場合には、何らかの方法で蒸気やガスを分解する
必要がある。また、反応性を更に促進するために、分解
だけではなくイオン化することも有効な手段であるが、
蒸気やガスの分解、イオン化は容易ではなく、簡単で且
つイオン化率の高いような方法が必要である。
で化学量論的組成比や結晶性の優れた膜を得ることがで
きるが、分子線源として化合物の蒸気や化合物のガスを
用いる場合には、何らかの方法で蒸気やガスを分解する
必要がある。また、反応性を更に促進するために、分解
だけではなくイオン化することも有効な手段であるが、
蒸気やガスの分解、イオン化は容易ではなく、簡単で且
つイオン化率の高いような方法が必要である。
課題を解決するための手段 薄膜作製中に活性化したガスを導入する手段として、 真空容器内にガスを供給する構造の薄膜作製装置におけ
るガス供給ノズルを、供給されたガスがマイクロ波放電
により容易に分解、イオン化されることができるよう
に、ガス供給ノズルの先端部に中空状の磁界発生部を有
し、この中空状の磁界発生部の中心部よりガスが真空容
器内に供給される構造、あるいは、ガス供給ノズルの先
端部に同心円状の磁界発生部を有し、この同心円状の磁
界発生部の外心部と内心部の間よりガスが真空容器内に
供給される構造とする。
るガス供給ノズルを、供給されたガスがマイクロ波放電
により容易に分解、イオン化されることができるよう
に、ガス供給ノズルの先端部に中空状の磁界発生部を有
し、この中空状の磁界発生部の中心部よりガスが真空容
器内に供給される構造、あるいは、ガス供給ノズルの先
端部に同心円状の磁界発生部を有し、この同心円状の磁
界発生部の外心部と内心部の間よりガスが真空容器内に
供給される構造とする。
作用 上記構成のイオン化ガス供給ノズルによれば、ノズル先
端部の磁界とマイクロ波による電子サイクロトロン共鳴
により、ノズル先端部でガスがイオン化され、高活性状
態のガスが得られる。
端部の磁界とマイクロ波による電子サイクロトロン共鳴
により、ノズル先端部でガスがイオン化され、高活性状
態のガスが得られる。
実施例 実施例１ 第１図は、イオン化分子線エピタキシ装置の一つの形態
を示したものである。真空排気系１を備えた真空容器２
内部には、基板加熱用ヒータ３を備えた基板保持具４、
基板５、メインシャッタ６、分子線源7a、7b、7c、7d、
磁界発生装置8a、8b、8c、8d、シャッタ9a、9b、9c、9
d、冷却用シュラウド10などが配置されている。分子線
源7a〜7dは、各々分子線が基板５の方向に向くよう配置
されている。各分子線源7a〜7d、及び各シャッター9a〜
9dは、各々独立に制御することができる。磁界発生装置
8a〜8dはサマリウム、コバルトなどを主成分とする円筒
形の希土類磁石からなり、中部の磁束密度は約900Gauss
で、円筒の軸方向に磁界が発生するように磁化されてい
る。磁界発生装置8a〜8dは、各分子線源7a〜7dより照射
される各々の分子線が、各磁界発生装置8a〜8dの中心部
を通るように、各分子線源7a〜7dの直上に配置した。真
空容器２の側面にはマイクロ波導入窓11が設けられてお
り、発振器14により発生させた2.45GHzのマイクロ波
を、電力計13を介した導波管12によりマイクロ波導入窓
11より真空容器２内に導入できる構成となっている。
を示したものである。真空排気系１を備えた真空容器２
内部には、基板加熱用ヒータ３を備えた基板保持具４、
基板５、メインシャッタ６、分子線源7a、7b、7c、7d、
磁界発生装置8a、8b、8c、8d、シャッタ9a、9b、9c、9
d、冷却用シュラウド10などが配置されている。分子線
源7a〜7dは、各々分子線が基板５の方向に向くよう配置
されている。各分子線源7a〜7d、及び各シャッター9a〜
9dは、各々独立に制御することができる。磁界発生装置
8a〜8dはサマリウム、コバルトなどを主成分とする円筒
形の希土類磁石からなり、中部の磁束密度は約900Gauss
で、円筒の軸方向に磁界が発生するように磁化されてい
る。磁界発生装置8a〜8dは、各分子線源7a〜7dより照射
される各々の分子線が、各磁界発生装置8a〜8dの中心部
を通るように、各分子線源7a〜7dの直上に配置した。真
空容器２の側面にはマイクロ波導入窓11が設けられてお
り、発振器14により発生させた2.45GHzのマイクロ波
を、電力計13を介した導波管12によりマイクロ波導入窓
11より真空容器２内に導入できる構成となっている。
また本装置には、製膜中の膜の表面状態が観察できるよ
うRHEED電子銃15、及びスクリーン16が取り付けられて
いる。また、製膜中の分子の種類を調べるための四重極
質量分析計17も取り付けられている。
うRHEED電子銃15、及びスクリーン16が取り付けられて
いる。また、製膜中の分子の種類を調べるための四重極
質量分析計17も取り付けられている。
上述の装置を用いて、薄膜EL素子を作製した例を示す。
第２図に、一般的な薄膜EL素子の構成を示す。第２図に
示したように、一般的な薄膜EL素子は、ガラス基板21上
に透明電極22、第１絶縁体層23、発光層24、第２絶縁体
層25、背面電極26を順次積層した構成となっている。透
明電極22と背面電極26の間に交流電圧を印加することに
より、発光層24を発光させることができる。この薄膜EL
素子の発光層24を本発明の装置で作製した場合について
説明する。分子線源7aにZn塊、分子線源7bにＳ粉末、及
び分子線源7cにTbF3粉末をそれぞれセットする。各分子
線源7a〜7cは、抵抗加熱法により分子線を供給する構造
となっており（クヌードセンセル）、各々独立に分子線
量を調節できる。また分子線源7dは、適切な流量に制御
されたH2Sガスを供給する。基板５としては、ガラス基
板21上に透明電極22として酸化インジウムすずを堆積さ
せ、その上に第１絶縁体層23として酸化アルミニウムを
堆積させたものを用いた。真空容器２内を1.0×10-8Tor
r以下まで排気した後、各分子線の供給速度が各々所望
の一定速度になるように、分子線源7a〜7dを各々独立に
制御する。各分子線源7a〜7dの分子線供給速度が各々所
望の一定速度になったら、シャッタ9a〜9dを開ける。同
時に、発振器14を動作させマイクロ波導入窓11より真空
容器２内にマイクロ波を導入する。マイクロ波と、各分
子線源7a〜7dの直上に配置された磁界発生装置8a〜8dに
よって発生させた磁界との共鳴現象（電子サイクロトロ
ン共鳴）により、各磁界発生装置8a〜8dの各々の中心部
にプラズマが生成され、各分子線源7a〜7dから照射され
る各々の分子線がイオン化される。プラズマが安定した
ところでメインシャッタ６を開け、基板５上に発光層24
としてZnS;Tb,F膜を堆積させる。ZnS;Tb,F膜が所望の厚
さになったらメインシャッタ６を閉じ、続いてシャッタ
9a〜9dを閉じ、分子線の供給、及びマイクロ波の導入を
止め、発光層24の製膜を終了する。薄膜EL素子は、発光
層24の上に第２絶縁体層25としてタンタル酸バリウムを
堆積し、更に背面電極26としてアルミ電極を形成して得
られる。このようにして得られた薄膜EL素子のZnS;Tb,F
膜は大変結晶性に優れ、また化学量論的組成比も良い膜
が得られ、従来にない高輝度、高効率の明るい緑色発光
を示した。
第２図に、一般的な薄膜EL素子の構成を示す。第２図に
示したように、一般的な薄膜EL素子は、ガラス基板21上
に透明電極22、第１絶縁体層23、発光層24、第２絶縁体
層25、背面電極26を順次積層した構成となっている。透
明電極22と背面電極26の間に交流電圧を印加することに
より、発光層24を発光させることができる。この薄膜EL
素子の発光層24を本発明の装置で作製した場合について
説明する。分子線源7aにZn塊、分子線源7bにＳ粉末、及
び分子線源7cにTbF3粉末をそれぞれセットする。各分子
線源7a〜7cは、抵抗加熱法により分子線を供給する構造
となっており（クヌードセンセル）、各々独立に分子線
量を調節できる。また分子線源7dは、適切な流量に制御
されたH2Sガスを供給する。基板５としては、ガラス基
板21上に透明電極22として酸化インジウムすずを堆積さ
せ、その上に第１絶縁体層23として酸化アルミニウムを
堆積させたものを用いた。真空容器２内を1.0×10-8Tor
r以下まで排気した後、各分子線の供給速度が各々所望
の一定速度になるように、分子線源7a〜7dを各々独立に
制御する。各分子線源7a〜7dの分子線供給速度が各々所
望の一定速度になったら、シャッタ9a〜9dを開ける。同
時に、発振器14を動作させマイクロ波導入窓11より真空
容器２内にマイクロ波を導入する。マイクロ波と、各分
子線源7a〜7dの直上に配置された磁界発生装置8a〜8dに
よって発生させた磁界との共鳴現象（電子サイクロトロ
ン共鳴）により、各磁界発生装置8a〜8dの各々の中心部
にプラズマが生成され、各分子線源7a〜7dから照射され
る各々の分子線がイオン化される。プラズマが安定した
ところでメインシャッタ６を開け、基板５上に発光層24
としてZnS;Tb,F膜を堆積させる。ZnS;Tb,F膜が所望の厚
さになったらメインシャッタ６を閉じ、続いてシャッタ
9a〜9dを閉じ、分子線の供給、及びマイクロ波の導入を
止め、発光層24の製膜を終了する。薄膜EL素子は、発光
層24の上に第２絶縁体層25としてタンタル酸バリウムを
堆積し、更に背面電極26としてアルミ電極を形成して得
られる。このようにして得られた薄膜EL素子のZnS;Tb,F
膜は大変結晶性に優れ、また化学量論的組成比も良い膜
が得られ、従来にない高輝度、高効率の明るい緑色発光
を示した。
以上の実施例１では、磁界発生装置として希土類磁石を
用いたが、電磁石を用いても同等の結果が得られること
は明らかである。電磁石を用いた場合には、各分子線源
近傍に配置した各々の電磁石をそれぞれ独立に制御する
ことによって、各分子線源から供給される分子線のイオ
ン化の状態を各々独立に制御できるという利点がある。
しかしながら、電磁石で希土類磁石と同等の強さの磁界
を発生させるには装置が大きくなり、構成も若干複雑に
なるという欠点もある。磁界発生装置から発生する磁界
の強さは、磁界発生部の中心部での磁束密度が150Gauss
以上であれば良い。また上述の実施例では、全ての分子
線をイオン化したが、材料によっては必ずしも全ての分
子線をイオン化する必要はなく、適時磁界発生装置の設
置を検討すれば良い。
用いたが、電磁石を用いても同等の結果が得られること
は明らかである。電磁石を用いた場合には、各分子線源
近傍に配置した各々の電磁石をそれぞれ独立に制御する
ことによって、各分子線源から供給される分子線のイオ
ン化の状態を各々独立に制御できるという利点がある。
しかしながら、電磁石で希土類磁石と同等の強さの磁界
を発生させるには装置が大きくなり、構成も若干複雑に
なるという欠点もある。磁界発生装置から発生する磁界
の強さは、磁界発生部の中心部での磁束密度が150Gauss
以上であれば良い。また上述の実施例では、全ての分子
線をイオン化したが、材料によっては必ずしも全ての分
子線をイオン化する必要はなく、適時磁界発生装置の設
置を検討すれば良い。
本実施例１では、薄膜EL素子を作製した場合について述
べたが、本発明の装置は、従来分子線エピタキシ装置で
製膜されている膜のみならず、それ以外の化合物薄膜等
の作製にも用いることができることは明らかである。
べたが、本発明の装置は、従来分子線エピタキシ装置で
製膜されている膜のみならず、それ以外の化合物薄膜等
の作製にも用いることができることは明らかである。
実施例２ 第３図は、イオン化ガス供給ノズルの１つの形態を示し
たものである。ガス供給管32の先端には、中空状の磁界
発生部33が取り付けられている。磁界発生部33はサマリ
ウム、コバルトなどを主成分とする中空状の希土類磁石
からなり、中心部の磁束密度は約900Gaussである。ガス
導入口31より導入されたガスは、ガス供給口34より真空
容器内に供給される。この時、真空容器内に導入された
マイクロ波と、磁界発生部33より発生する磁界との共鳴
現象により、ガス供給口34より供給されるガスがイオン
化される。
たものである。ガス供給管32の先端には、中空状の磁界
発生部33が取り付けられている。磁界発生部33はサマリ
ウム、コバルトなどを主成分とする中空状の希土類磁石
からなり、中心部の磁束密度は約900Gaussである。ガス
導入口31より導入されたガスは、ガス供給口34より真空
容器内に供給される。この時、真空容器内に導入された
マイクロ波と、磁界発生部33より発生する磁界との共鳴
現象により、ガス供給口34より供給されるガスがイオン
化される。
このイオン化ガス供給ノズルを用いて、薄膜EL素子を作
製した例を以下に示す。第４図は、薄膜EL素子の作製に
用いた真空蒸着装置の概略を示したものである。真空排
気系41を備えた真空容器42内部には、基板加熱用ヒータ
43を備えた基板保持具44、基板45、シャッタ46、電子線
加熱蒸発源47、抵抗加熱蒸発源48、及びガス供給ノズル
49などが配置されている。電子線加熱蒸発源47、及び抵
抗加熱蒸発源48は各々独立に制御できる構成となってい
る。また、ガス供給ノズル49より真空容器42内に供給さ
れるガスは、流量計50によりその流量を制御されてい
る。真空容器42の側面にはマイクロ波導入窓51が設けら
れており、発振器52により発生させた2.45GHzのマイク
ロ波を、電力計53を介した導波管54により、マイクロ波
導入窓51より真空容器42内に導入できる構成となってい
る。
製した例を以下に示す。第４図は、薄膜EL素子の作製に
用いた真空蒸着装置の概略を示したものである。真空排
気系41を備えた真空容器42内部には、基板加熱用ヒータ
43を備えた基板保持具44、基板45、シャッタ46、電子線
加熱蒸発源47、抵抗加熱蒸発源48、及びガス供給ノズル
49などが配置されている。電子線加熱蒸発源47、及び抵
抗加熱蒸発源48は各々独立に制御できる構成となってい
る。また、ガス供給ノズル49より真空容器42内に供給さ
れるガスは、流量計50によりその流量を制御されてい
る。真空容器42の側面にはマイクロ波導入窓51が設けら
れており、発振器52により発生させた2.45GHzのマイク
ロ波を、電力計53を介した導波管54により、マイクロ波
導入窓51より真空容器42内に導入できる構成となってい
る。
上述の真空蒸着装置に取り付けられたガス供給ノズル49
として、本発明のイオン化ガス供給ノズルを用い、実施
例１中で示したものと同様の薄膜EL素子を作製する場合
について説明する。電子線加熱蒸発源47としてZnSペレ
ットを、また抵抗加熱蒸発源48としてTbF3粉末をセット
する。基板45には、第２図で示したガラス基板21上に透
明電極22として酸化インジウムすずを堆積させ、その上
に第１絶縁体層23としてチタン酸ジルコン酸ストロンチ
ウムを堆積させたものを用いた。真空容器42内を1.0×1
0-6Torr以下まで排気した後、排気しつつガス供給ノズ
ル49より硫化水素（H2S）ガスを導入し、真空容器42内
を所望の一定圧力に保った後、抵抗加熱蒸発源48である
TbF3粉末を蒸発させる。TbF3の堆積速度が所望の一定速
度になるように制御した後、引き続いて電子線加熱蒸発
源47であるZnSペレットに電子線を照射し、ZnSを蒸発さ
せる。ZnSの堆積速度が所望の一定速度になるように制
御したら、発振器52を動作させ、マイクロ波導入窓51よ
り真空容器42内にマイクロ波を導入する。マイクロ波の
導入によりガス供給ノズル49の先端部にプラズマが発生
し、H2Sガスはイオン化される。この状態でシャッタ46
を開き、基板45上に発光層24としてZnS;Tb,F膜を堆積さ
せる。ZnS;Tb,F膜が所望の厚さになったらシャッタ46を
閉じ、マイクロ波の導入を止め、発光層24の製膜を終了
する。薄膜EL素子は、発光層24の上に第２絶縁体層25と
してタンタル酸バリウムを堆積し、更に背面電極26とし
てアルミ電極を形成して得られる。
として、本発明のイオン化ガス供給ノズルを用い、実施
例１中で示したものと同様の薄膜EL素子を作製する場合
について説明する。電子線加熱蒸発源47としてZnSペレ
ットを、また抵抗加熱蒸発源48としてTbF3粉末をセット
する。基板45には、第２図で示したガラス基板21上に透
明電極22として酸化インジウムすずを堆積させ、その上
に第１絶縁体層23としてチタン酸ジルコン酸ストロンチ
ウムを堆積させたものを用いた。真空容器42内を1.0×1
0-6Torr以下まで排気した後、排気しつつガス供給ノズ
ル49より硫化水素（H2S）ガスを導入し、真空容器42内
を所望の一定圧力に保った後、抵抗加熱蒸発源48である
TbF3粉末を蒸発させる。TbF3の堆積速度が所望の一定速
度になるように制御した後、引き続いて電子線加熱蒸発
源47であるZnSペレットに電子線を照射し、ZnSを蒸発さ
せる。ZnSの堆積速度が所望の一定速度になるように制
御したら、発振器52を動作させ、マイクロ波導入窓51よ
り真空容器42内にマイクロ波を導入する。マイクロ波の
導入によりガス供給ノズル49の先端部にプラズマが発生
し、H2Sガスはイオン化される。この状態でシャッタ46
を開き、基板45上に発光層24としてZnS;Tb,F膜を堆積さ
せる。ZnS;Tb,F膜が所望の厚さになったらシャッタ46を
閉じ、マイクロ波の導入を止め、発光層24の製膜を終了
する。薄膜EL素子は、発光層24の上に第２絶縁体層25と
してタンタル酸バリウムを堆積し、更に背面電極26とし
てアルミ電極を形成して得られる。
基板温度を150℃、H2Sガスの流量、及び圧力を各々40SC
CM、及び1.0×10-5Torr、ZnS、及びTbF3の蒸発速度を各
々2.0nm/sec、及び0.02nm/secとし、発光層の厚さを500
nmとしたZnS:Tb,F緑色EL素子を作製したところ高い輝
度、効率が得られた。発光層であるZnS膜は化学量論的
組成比に優れており、H2Sガスをイオン化して供給した
ことの効果が現れている。そしてこのことがEL素子の高
輝度、高効率に寄与しているものと考えられる。
CM、及び1.0×10-5Torr、ZnS、及びTbF3の蒸発速度を各
々2.0nm/sec、及び0.02nm/secとし、発光層の厚さを500
nmとしたZnS:Tb,F緑色EL素子を作製したところ高い輝
度、効率が得られた。発光層であるZnS膜は化学量論的
組成比に優れており、H2Sガスをイオン化して供給した
ことの効果が現れている。そしてこのことがEL素子の高
輝度、高効率に寄与しているものと考えられる。
上述の実施例２では、磁界発生部として希土類磁石を用
いたが、電磁石を用いることもできる。電磁石を用いた
場合には、磁界の強さを制御できるという利点はある
が、装置が大型化するという欠点もある。
いたが、電磁石を用いることもできる。電磁石を用いた
場合には、磁界の強さを制御できるという利点はある
が、装置が大型化するという欠点もある。
実施例３ 第５図及び第６図は、イオン化ガス供給ノズルの１つの
形態を示したものである。ガス供給管62の先端には、磁
界発生部内心部64、及び磁界発生部外心部65よりなる同
心円状の磁界発生部が取り付けられている。磁界発生部
内心部64、及び磁界発生部外心部65は、サマリウム、コ
バルトなどを主成分とする希土類磁石からなり、それぞ
れ軸方向に磁化されている。磁界発生部内心部64と磁界
発生部外心部65の磁界の向きは互いに逆向きとなってお
り、磁界発生部での磁束密度は約900Gaussである。磁界
発生部内心部64と磁界発生部外心部65の後部は、磁性板
63により磁気的に結合しており、磁界がガス供給ノズル
の先端部にのみ強く発生する構造となっている。ガス導
入口61より導入されたガスは、磁性板63に設けられたガ
ス供給口66から磁界発生部内心部64と磁界発生部外心部
65の間を通り、真空容器内に供給される。この時、真空
容器内に導入されたマイクロ波と、磁界発生部より発生
する磁界との共鳴現象により、供給されたガスがイオン
化される。ガス供給口66は、第５図に示したような、穴
がガス供給管62の軸方向に向いているものと、第６図に
示したような、穴がガス供給管62の円周方向に向いてい
るものとがあり、どちらも同等の効果が得られる。また
穴の形状は特に規定されるものではなく種々の形状が考
えられ、穴の形状により供給されるガスの分布が変化
し、製膜された膜の膜厚分布等に影響する。
形態を示したものである。ガス供給管62の先端には、磁
界発生部内心部64、及び磁界発生部外心部65よりなる同
心円状の磁界発生部が取り付けられている。磁界発生部
内心部64、及び磁界発生部外心部65は、サマリウム、コ
バルトなどを主成分とする希土類磁石からなり、それぞ
れ軸方向に磁化されている。磁界発生部内心部64と磁界
発生部外心部65の磁界の向きは互いに逆向きとなってお
り、磁界発生部での磁束密度は約900Gaussである。磁界
発生部内心部64と磁界発生部外心部65の後部は、磁性板
63により磁気的に結合しており、磁界がガス供給ノズル
の先端部にのみ強く発生する構造となっている。ガス導
入口61より導入されたガスは、磁性板63に設けられたガ
ス供給口66から磁界発生部内心部64と磁界発生部外心部
65の間を通り、真空容器内に供給される。この時、真空
容器内に導入されたマイクロ波と、磁界発生部より発生
する磁界との共鳴現象により、供給されたガスがイオン
化される。ガス供給口66は、第５図に示したような、穴
がガス供給管62の軸方向に向いているものと、第６図に
示したような、穴がガス供給管62の円周方向に向いてい
るものとがあり、どちらも同等の効果が得られる。また
穴の形状は特に規定されるものではなく種々の形状が考
えられ、穴の形状により供給されるガスの分布が変化
し、製膜された膜の膜厚分布等に影響する。
上述のイオン化ガス供給ノズルを用い、実施例２で示し
た真空蒸着装置を用い、全く同じ方法で薄膜EL素子を作
製したところ、実施例２で得たのと同様の高輝度、高効
率のZnS:Tb,F緑色EL素子が得られ、本発明のイオン化ガ
ス供給ノズルの有効性が認められた。
た真空蒸着装置を用い、全く同じ方法で薄膜EL素子を作
製したところ、実施例２で得たのと同様の高輝度、高効
率のZnS:Tb,F緑色EL素子が得られ、本発明のイオン化ガ
ス供給ノズルの有効性が認められた。
本実施例３では磁界発生部に希土類磁石を用いたが、電
磁石を用いても良い。この場合磁石の強さを制御できる
という利点があると同時に、電磁石によって希土類磁石
と同等の磁界を得ようとすると磁界発生部が大きくなる
という欠点もある。
磁石を用いても良い。この場合磁石の強さを制御できる
という利点があると同時に、電磁石によって希土類磁石
と同等の磁界を得ようとすると磁界発生部が大きくなる
という欠点もある。
以上の実施例２、及び実施例３では、本発明のイオン化
ガス供給ノズルを従来用いられている真空蒸着装置に取
り付けた場合について述べたが、真空蒸着装置以外に
も、分子線エピタキシ装置や、スパッタ装置に取り付け
て用いることができる。また上述の実施例２、及び実施
例３では、H2Sガスを用いて薄膜EL素子の発光層を作製
する場合について述べたが、使用するガスはH2Sガスに
限るものではなく、また薄膜EL素子以外の製膜にも用い
ることができるのは明らかである。
ガス供給ノズルを従来用いられている真空蒸着装置に取
り付けた場合について述べたが、真空蒸着装置以外に
も、分子線エピタキシ装置や、スパッタ装置に取り付け
て用いることができる。また上述の実施例２、及び実施
例３では、H2Sガスを用いて薄膜EL素子の発光層を作製
する場合について述べたが、使用するガスはH2Sガスに
限るものではなく、また薄膜EL素子以外の製膜にも用い
ることができるのは明らかである。
発明の効果 本発明のイオン化ガス供給ノズルを用いることにより、
イオン化率の高いガスを簡単に得ることができ、且つ従
来ある真空蒸着装置等に本発明のイオン化ガス供給ノズ
ルを用いることにより、非常に化学量論的組成比の優れ
た薄膜を作製することができる。
イオン化率の高いガスを簡単に得ることができ、且つ従
来ある真空蒸着装置等に本発明のイオン化ガス供給ノズ
ルを用いることにより、非常に化学量論的組成比の優れ
た薄膜を作製することができる。
第１図（ａ）は、本発明の一実施例におけるイオン化分
子線エピタキシ装置の概略を示す断面図、第１図（ｂ）
は、第１図（ａ）におけるＡ−Ａ′断面図、第２図は、
一般的な薄膜EL素子の構成を示した断面図、第３図
（ａ）は、本発明の実施例におけるイオン化ガス供給ノ
ズルの断面図、第３図（ｂ）は、同要部の正面図、第４
図は、本発明の他の実施例におけるガス供給ノズルが取
り付けられた真空蒸着装置の概略断面図、第５図（ａ）
および第６図（ａ）は、各々本発明の実施例におけるイ
オン化ガス供給ノズルの断面図、第５図（ｂ）および第
６図（ｂ）は、各々第５図（ａ）および第６図（ａ）の
要部を示す平面図である。 １……真空排気系、２……真空容器、３……基板加熱用
ヒータ、４……基板保持具、５……基板、６……メイン
シャッタ、7a〜7d……分子線源、8a〜8d……磁界発生装
置、9a〜9d……シャッタ、10……冷却用シュラウド、11
……マイクロ波導入窓、12……導波管、13……電力計、
14……発振器、15……RHEED電子銃、16……スクリー
ン、17……四重極質量分析計。
子線エピタキシ装置の概略を示す断面図、第１図（ｂ）
は、第１図（ａ）におけるＡ−Ａ′断面図、第２図は、
一般的な薄膜EL素子の構成を示した断面図、第３図
（ａ）は、本発明の実施例におけるイオン化ガス供給ノ
ズルの断面図、第３図（ｂ）は、同要部の正面図、第４
図は、本発明の他の実施例におけるガス供給ノズルが取
り付けられた真空蒸着装置の概略断面図、第５図（ａ）
および第６図（ａ）は、各々本発明の実施例におけるイ
オン化ガス供給ノズルの断面図、第５図（ｂ）および第
６図（ｂ）は、各々第５図（ａ）および第６図（ａ）の
要部を示す平面図である。 １……真空排気系、２……真空容器、３……基板加熱用
ヒータ、４……基板保持具、５……基板、６……メイン
シャッタ、7a〜7d……分子線源、8a〜8d……磁界発生装
置、9a〜9d……シャッタ、10……冷却用シュラウド、11
……マイクロ波導入窓、12……導波管、13……電力計、
14……発振器、15……RHEED電子銃、16……スクリー
ン、17……四重極質量分析計。
Claims (2)
- 【請求項１】真空容器内にガスを供給する構造の薄膜作
製装置におけるガス供給ノズルであって、前記ガス供給
ノズルの先端に、供給されたガスをマイクロ波放電によ
り分解、イオン化するための中空状の磁界発生部を有
し、前記磁界発生部の中心部からガスを前記真空容器内
に供給することを特徴とするイオン化ガス供給ノズル。 - 【請求項２】真空容器内にガスを供給する構造の薄膜作
製装置におけるガス供給ノズルであって、前記ガス供給
ノズルの先端に、供給されたガスをマイクロ波放電によ
り分解、イオン化するための同心円状の磁界発生部を有
し、前記磁界発生部の外心部と内心部の間からガスを前
記真空容器内に供給することを特徴とするイオン化ガス
供給ノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63146422A JPH07110800B2 (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | イオン化ガス供給ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63146422A JPH07110800B2 (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | イオン化ガス供給ノズル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01317193A JPH01317193A (ja) | 1989-12-21 |
| JPH07110800B2 true JPH07110800B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=15407328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63146422A Expired - Fee Related JPH07110800B2 (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | イオン化ガス供給ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07110800B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8881124B2 (en) | 2010-12-21 | 2014-11-04 | Panasonic Corporation | Compiler device, compiler program, and loop parallelization method |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6450515A (en) * | 1987-08-21 | 1989-02-27 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor thin film |
-
1988
- 1988-06-14 JP JP63146422A patent/JPH07110800B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8881124B2 (en) | 2010-12-21 | 2014-11-04 | Panasonic Corporation | Compiler device, compiler program, and loop parallelization method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01317193A (ja) | 1989-12-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |