JP2001192811A - 成膜方法および成膜装置 - Google Patents
成膜方法および成膜装置Info
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- JP2001192811A JP2001192811A JP2000007311A JP2000007311A JP2001192811A JP 2001192811 A JP2001192811 A JP 2001192811A JP 2000007311 A JP2000007311 A JP 2000007311A JP 2000007311 A JP2000007311 A JP 2000007311A JP 2001192811 A JP2001192811 A JP 2001192811A
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- forming particles
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 所望の並進エネルギーを持つ成膜粒子のみを
基板に被着させる。 【解決手段】 成膜粒子の飛行路にコリメータ２とチョ
ッパー３ａ、３ｂを設ける。コリメータ２によって成膜
粒子の飛散方向を揃えたうえで、回転するチョッパー３
ａ、３ｂによって速度選択を行ない、所望の並進エネル
ギーを持つ粒子のみを基板Ｗ1 の表面に入射させる。粒
子のエネルギー幅を限定することで、高密度で欠陥のな
い薄膜を成膜する。
基板に被着させる。 【解決手段】 成膜粒子の飛行路にコリメータ２とチョ
ッパー３ａ、３ｂを設ける。コリメータ２によって成膜
粒子の飛散方向を揃えたうえで、回転するチョッパー３
ａ、３ｂによって速度選択を行ない、所望の並進エネル
ギーを持つ粒子のみを基板Ｗ1 の表面に入射させる。粒
子のエネルギー幅を限定することで、高密度で欠陥のな
い薄膜を成膜する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタ法、レー
ザアブレーション法、真空蒸着法等によって発生された
成膜粒子をコーティング面等に付着させ、薄膜を形成す
るための成膜方法および成膜装置に関するものである。
ザアブレーション法、真空蒸着法等によって発生された
成膜粒子をコーティング面等に付着させ、薄膜を形成す
るための成膜方法および成膜装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】スパッタ法やレーザアブレーション法や
真空蒸着法等の成膜粒子は、幅広い運動エネルギー分布
を持つ。この成膜粒子が持つ運動エネルギーは、被着体
であるコーティング面（薄膜形成面）上で形成される薄
膜の特性を決める重要な要素である。
真空蒸着法等の成膜粒子は、幅広い運動エネルギー分布
を持つ。この成膜粒子が持つ運動エネルギーは、被着体
であるコーティング面（薄膜形成面）上で形成される薄
膜の特性を決める重要な要素である。
【０００３】例えば、スパッタ法においてシースによっ
て高エネルギーに加速された負イオン等の粒子は、コー
ティング面上の膜を再スパッタして格子欠陥等の原因と
なり、また、レーザアブレーション法等では、巨大なク
ラスター粒子が生成され、低エネルギーでコーティング
面に飛来するため、密度が低い膜が形成される。さらに
真空蒸着では、成膜粒子の平均エネルギーが、スパッタ
法等に比べてかなり低いため、低エネルギー粒子が多
く、被着体である基板加熱等をしないと高密度な膜は形
成されない。
て高エネルギーに加速された負イオン等の粒子は、コー
ティング面上の膜を再スパッタして格子欠陥等の原因と
なり、また、レーザアブレーション法等では、巨大なク
ラスター粒子が生成され、低エネルギーでコーティング
面に飛来するため、密度が低い膜が形成される。さらに
真空蒸着では、成膜粒子の平均エネルギーが、スパッタ
法等に比べてかなり低いため、低エネルギー粒子が多
く、被着体である基板加熱等をしないと高密度な膜は形
成されない。
【０００４】このように膜質向上のため飛散粒子のエネ
ルギー幅を制限する方法として、大別すると、例えば特
開平１０−３０１６９号公報に開示されたように機械的
に行なう方法と、例えば特公平１−２４５３６号公報に
開示されたように電気的に行なう方法とがある。このう
ち、後者の電気的な方法は、イオン化された粒子のみに
有効であり、用途が限定される。前者の機械的な方法
は、飛散粒子がイオン化されているか否かを問わないこ
とから、実用的な有効手段であるといえる。
ルギー幅を制限する方法として、大別すると、例えば特
開平１０−３０１６９号公報に開示されたように機械的
に行なう方法と、例えば特公平１−２４５３６号公報に
開示されたように電気的に行なう方法とがある。このう
ち、後者の電気的な方法は、イオン化された粒子のみに
有効であり、用途が限定される。前者の機械的な方法
は、飛散粒子がイオン化されているか否かを問わないこ
とから、実用的な有効手段であるといえる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、機械的に成膜粒子のエネルギー幅を制
限する方法は、蒸発源からの成膜粒子の飛散方向の分布
を考慮しておらず、成膜粒子は蒸発源から垂直方向にの
み飛ぶと仮定して、高エネルギーの粒子と低エネルギー
の粒子を除去するものであるため、並進粒子以外の高エ
ネルギー粒子や低エネルギー粒子を除去するのは難しい
という未解決の課題があった。
の技術によれば、機械的に成膜粒子のエネルギー幅を制
限する方法は、蒸発源からの成膜粒子の飛散方向の分布
を考慮しておらず、成膜粒子は蒸発源から垂直方向にの
み飛ぶと仮定して、高エネルギーの粒子と低エネルギー
の粒子を除去するものであるため、並進粒子以外の高エ
ネルギー粒子や低エネルギー粒子を除去するのは難しい
という未解決の課題があった。
【０００６】詳しく説明すると、通常、成膜粒子の飛散
方向はコサイン分布等に代表されるような分布を持って
いるため、スリットを有する回転チョッパー等を用いた
機械的な方法では、意図した方向の並進エネルギーを持
った成膜粒子のみを、基板に到達させることは事実上困
難であった。
方向はコサイン分布等に代表されるような分布を持って
いるため、スリットを有する回転チョッパー等を用いた
機械的な方法では、意図した方向の並進エネルギーを持
った成膜粒子のみを、基板に到達させることは事実上困
難であった。
【０００７】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、所望の並進エネルギ
ーを持った成膜粒子のみをコーティング面に入射させ
て、均質で格子欠陥等のない高品質な薄膜を形成できる
成膜方法および成膜装置を提供することを目的とするも
のである。
課題に鑑みてなされたものであり、所望の並進エネルギ
ーを持った成膜粒子のみをコーティング面に入射させ
て、均質で格子欠陥等のない高品質な薄膜を形成できる
成膜方法および成膜装置を提供することを目的とするも
のである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の成膜方法は、薄膜形成面に被着される成膜
粒子の飛行路に配設されたコリメータによって前記成膜
粒子の飛散方向を揃える工程と、チョッパーによって前
記成膜粒子のエネルギー幅を制限する工程を有すること
を特徴とする。
め、本発明の成膜方法は、薄膜形成面に被着される成膜
粒子の飛行路に配設されたコリメータによって前記成膜
粒子の飛散方向を揃える工程と、チョッパーによって前
記成膜粒子のエネルギー幅を制限する工程を有すること
を特徴とする。
【０００９】本発明の成膜装置は、薄膜形成面に被着さ
れる成膜粒子を発生させる粒子発生源と、前記成膜粒子
の飛散方向を揃えるためのコリメータと、前記成膜粒子
のエネルギー幅を制限するためのチョッパーを有するこ
とを特徴とする。
れる成膜粒子を発生させる粒子発生源と、前記成膜粒子
の飛散方向を揃えるためのコリメータと、前記成膜粒子
のエネルギー幅を制限するためのチョッパーを有するこ
とを特徴とする。
【００１０】２枚の回転チョッパーが設けられていると
よい。
よい。
【００１１】
【作用】コリメータによって成膜粒子の飛散方向を揃え
たうえで、低エネルギーの成膜粒子と高エネルギー成膜
粒子を除去するための速度選択をチョッパーによって機
械的に行なう。薄膜形成面に入射する成膜粒子を、所望
の並進エネルギーを持つ粒子に限定することにより、高
密度で、格子欠陥等のない極めて高品質な薄膜を成膜で
きる。
たうえで、低エネルギーの成膜粒子と高エネルギー成膜
粒子を除去するための速度選択をチョッパーによって機
械的に行なう。薄膜形成面に入射する成膜粒子を、所望
の並進エネルギーを持つ粒子に限定することにより、高
密度で、格子欠陥等のない極めて高品質な薄膜を成膜で
きる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００１３】図１は一実施の形態による成膜方法を説明
する図である。ここで、蒸発源１から蒸発した成膜粒子
の飛散方向は、コサイン状等の分布Ａを持つ。蒸発源１
から蒸発した成膜粒子は、コリメータ２を通過するとき
に矢印Ｒで示すように飛散の方向成分を絞られる。すな
わち、成膜粒子の飛行路において、蒸発源１の法線方向
成分の成膜粒子のみに絞られる。そののち成膜粒子は、
回転チョッパーであるチョッパー３ａにより分断され、
限られた空間に分布する粒子のみが、次の回転チョッパ
ーであるチョッパー３ｂに到達する。チョッパー３ａ、
３ｂ間の距離と、各チョッパー３ａ、３ｂの回転数と半
径および切れ込み（スリット）の形状により、ある速度
成分を持った粒子のみしか、チョッパー３ｂを通過でき
ない。チョッパー３ｂを通過した成膜粒子は、薄膜形成
面である基板Ｗ1 の表面に到達して薄膜を形成する。
する図である。ここで、蒸発源１から蒸発した成膜粒子
の飛散方向は、コサイン状等の分布Ａを持つ。蒸発源１
から蒸発した成膜粒子は、コリメータ２を通過するとき
に矢印Ｒで示すように飛散の方向成分を絞られる。すな
わち、成膜粒子の飛行路において、蒸発源１の法線方向
成分の成膜粒子のみに絞られる。そののち成膜粒子は、
回転チョッパーであるチョッパー３ａにより分断され、
限られた空間に分布する粒子のみが、次の回転チョッパ
ーであるチョッパー３ｂに到達する。チョッパー３ａ、
３ｂ間の距離と、各チョッパー３ａ、３ｂの回転数と半
径および切れ込み（スリット）の形状により、ある速度
成分を持った粒子のみしか、チョッパー３ｂを通過でき
ない。チョッパー３ｂを通過した成膜粒子は、薄膜形成
面である基板Ｗ1 の表面に到達して薄膜を形成する。
【００１４】このように、コリメータ２によって成膜粒
子の飛散方向を揃えたのち、チョッパー３ａ、３によっ
て成膜粒子のエネルギー幅を制限することで、基板Ｗ1
上に緻密で欠陥のない高品質な薄膜が成膜される。
子の飛散方向を揃えたのち、チョッパー３ａ、３によっ
て成膜粒子のエネルギー幅を制限することで、基板Ｗ1
上に緻密で欠陥のない高品質な薄膜が成膜される。
【００１５】なお粒子発生源である蒸発源は、スパッタ
法、レーザアブレーション法、真空蒸着法を問わず、ど
のような蒸発源でもよい。
法、レーザアブレーション法、真空蒸着法を問わず、ど
のような蒸発源でもよい。
【００１６】図２は一実施例による成膜装置を示す概略
図である。真空槽１００にはその内部を排気するための
排気ポンプ１０１が取り付けられており、真空槽１００
内には、ターゲットＴを保持するマグネトロンカソード
１０２と、これに接続された高周波電源１０３と、放電
が安定状態になるまでターゲットＴを塞ぐためのシャッ
ター１０４が配設される。高周波電源１０３には１３．
５６ＭＨｚのＲＦを用いており、マッチングボックスを
介してマグネトロンカソード１０２に電力が供給され
る。
図である。真空槽１００にはその内部を排気するための
排気ポンプ１０１が取り付けられており、真空槽１００
内には、ターゲットＴを保持するマグネトロンカソード
１０２と、これに接続された高周波電源１０３と、放電
が安定状態になるまでターゲットＴを塞ぐためのシャッ
ター１０４が配設される。高周波電源１０３には１３．
５６ＭＨｚのＲＦを用いており、マッチングボックスを
介してマグネトロンカソード１０２に電力が供給され
る。
【００１７】ターゲットＴから基板Ｗ2 までの成膜粒子
の飛行路には、コリメータ１０５が設けられ、ターゲッ
トＴからの成膜粒子の指向性を向上させる。また、モー
タ１０６により回転する２枚の回転チョッパーであるチ
ョッパー１０７、１０８により、高精度な速度選択を行
なっている。
の飛行路には、コリメータ１０５が設けられ、ターゲッ
トＴからの成膜粒子の指向性を向上させる。また、モー
タ１０６により回転する２枚の回転チョッパーであるチ
ョッパー１０７、１０８により、高精度な速度選択を行
なっている。
【００１８】なお、モータ１０６は、回転数を一定にす
るためにフィードバック機構を備えている。
るためにフィードバック機構を備えている。
【００１９】このように、基板Ｗ2 は、コリメータ１０
５、チョッパー１０７、１０８を含む一連の機構を介し
てターゲットＴと対峙する。真空槽１００に導入する導
入ガスは、マスフローコントローラ１０９によって流量
を制御しており、また、ＲＦのパワーおよびガス流量
は、コンピュータ１１０によって制御される。
５、チョッパー１０７、１０８を含む一連の機構を介し
てターゲットＴと対峙する。真空槽１００に導入する導
入ガスは、マスフローコントローラ１０９によって流量
を制御しており、また、ＲＦのパワーおよびガス流量
は、コンピュータ１１０によって制御される。
【００２０】成膜方法は以下の通りである。まず、１×
１０-4Ｐａ以下まで真空槽１００内を排気ポンプ１０１
によって排気する。そののち、マスフローコントローラ
１０９を介してガス管１１１より所望のガスを導入す
る。この際ガスの流量は、コンピュータ１１０によって
制御する。
１０-4Ｐａ以下まで真空槽１００内を排気ポンプ１０１
によって排気する。そののち、マスフローコントローラ
１０９を介してガス管１１１より所望のガスを導入す
る。この際ガスの流量は、コンピュータ１１０によって
制御する。
【００２１】次に、高周波電源１０３からの電力をター
ゲットＴに供給し、プラズマを発生させる。供給電力は
コンピュータ１１０にて制御しており、約３分間で２５
００Ｗまで段階的に供給する。そののち、モータ１０６
を起動させてチョッパー１０７、１０８を回転させる。
成膜条件が安定したらシャッター１０４を開き、基板Ｗ
2 上への成膜を開始する。
ゲットＴに供給し、プラズマを発生させる。供給電力は
コンピュータ１１０にて制御しており、約３分間で２５
００Ｗまで段階的に供給する。そののち、モータ１０６
を起動させてチョッパー１０７、１０８を回転させる。
成膜条件が安定したらシャッター１０４を開き、基板Ｗ
2 上への成膜を開始する。
【００２２】本実施の形態によれば、コリメータとチョ
ッパーを組み合わせることによって、所望の並進エネル
ギーを持つ成膜粒子のみを基板に入射させることができ
る。すなわちコリメータによって成膜粒子の飛散の方向
成分を揃えたうえで、チョッパーによる成膜粒子の速度
の選別を行ない、成膜粒子の運動エネルギー幅を限定す
る。このようにして高エネルギー粒子と低エネルギー粒
子を完全に除去して、高密度でしかも格子欠陥等のな
い、極めて高品質な薄膜を成膜することができる。
ッパーを組み合わせることによって、所望の並進エネル
ギーを持つ成膜粒子のみを基板に入射させることができ
る。すなわちコリメータによって成膜粒子の飛散の方向
成分を揃えたうえで、チョッパーによる成膜粒子の速度
の選別を行ない、成膜粒子の運動エネルギー幅を限定す
る。このようにして高エネルギー粒子と低エネルギー粒
子を完全に除去して、高密度でしかも格子欠陥等のな
い、極めて高品質な薄膜を成膜することができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
で、以下に記載するような効果を奏する。
【００２４】所望の並進エネルギーを持つ成膜粒子のみ
をコーティング面に入射させることで、高密度で欠陥の
少ない極めて高品質な薄膜を成膜できる。
をコーティング面に入射させることで、高密度で欠陥の
少ない極めて高品質な薄膜を成膜できる。
【図１】一実施の形態による成膜方法を説明する図であ
る。
る。
【図２】一実施例による成膜装置を示す模式図である。
Ｔ ターゲット Ｗ1 、Ｗ2 基板 １ 蒸発源 ２、１０５ コリメータ ３ａ、３ｂ、１０７、１０８ チョッパー １００ 真空槽 １０１ 排気ポンプ １０２ マグネトロンカソード １０３ 高周波電源 １０４ シャッター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 実 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 鈴木 康之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 枇榔 竜二 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 4K029 CA01 CA05 DA13 DB20 EA07
Claims (6)
- 【請求項１】 薄膜形成面に被着される成膜粒子の飛行
路に配設されたコリメータによって前記成膜粒子の飛散
方向を揃える工程と、チョッパーによって前記成膜粒子
のエネルギー幅を制限する工程を有する成膜方法。 - 【請求項２】 スパッタ法によって成膜粒子を発生させ
ることを特徴とする請求項１記載の成膜方法。 - 【請求項３】 真空蒸着法によって成膜粒子を発生させ
ることを特徴とする請求項１記載の成膜方法。 - 【請求項４】 レーザアブレーション法によって成膜粒
子を発生させることを特徴とする請求項１記載の成膜方
法。 - 【請求項５】 薄膜形成面に被着される成膜粒子を発生
させる粒子発生源と、前記成膜粒子の飛散方向を揃える
ためのコリメータと、前記成膜粒子のエネルギー幅を制
限するためのチョッパーを有する成膜装置。 - 【請求項６】 ２枚の回転チョッパーが設けられている
ことを特徴とする請求項５記載の成膜装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000007311A JP2001192811A (ja) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | 成膜方法および成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000007311A JP2001192811A (ja) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | 成膜方法および成膜装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001192811A true JP2001192811A (ja) | 2001-07-17 |
Family
ID=18535707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000007311A Pending JP2001192811A (ja) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | 成膜方法および成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001192811A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005068449A (ja) * | 2003-08-25 | 2005-03-17 | Japan Science & Technology Agency | 高速回転羽根式フィルターを備えたレーザーアブレーション成膜装置 |
| EP3587620A1 (en) * | 2018-06-28 | 2020-01-01 | Solmates B.V. | Device for pulsed laser deposition and a substrate with a substrate surface for reduction of particles on the substrate |
-
2000
- 2000-01-17 JP JP2000007311A patent/JP2001192811A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005068449A (ja) * | 2003-08-25 | 2005-03-17 | Japan Science & Technology Agency | 高速回転羽根式フィルターを備えたレーザーアブレーション成膜装置 |
| EP3587620A1 (en) * | 2018-06-28 | 2020-01-01 | Solmates B.V. | Device for pulsed laser deposition and a substrate with a substrate surface for reduction of particles on the substrate |
| CN110656312A (zh) * | 2018-06-28 | 2020-01-07 | 索尔玛特斯有限责任公司 | 用于脉冲激光沉积的装置以及具有基板表面的基板 |
| US11655535B2 (en) | 2018-06-28 | 2023-05-23 | Lam Research Corporation | Device for pulsed laser deposition and a substrate with a substrate surface for reduction of particles on the substrate |
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