JP2594961B2 - ガスイオン源装置 - Google Patents
ガスイオン源装置Info
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- JP2594961B2 JP2594961B2 JP62195300A JP19530087A JP2594961B2 JP 2594961 B2 JP2594961 B2 JP 2594961B2 JP 62195300 A JP62195300 A JP 62195300A JP 19530087 A JP19530087 A JP 19530087A JP 2594961 B2 JP2594961 B2 JP 2594961B2
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- gas
- substrate
- internal tank
- extraction electrode
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ガスイオン源装置に関し、もう少し詳し
くいうと、ガスのイオンビームを利用して基板上に薄膜
を形成したり、基板表面にイオンビームを注入し表面改
質を行つたりするためのガスイオン源装置に関するもの
である。
くいうと、ガスのイオンビームを利用して基板上に薄膜
を形成したり、基板表面にイオンビームを注入し表面改
質を行つたりするためのガスイオン源装置に関するもの
である。
近年における半導体工業の発展に伴い各種の製造方法
の開発がなされている。このうちで一般的にCVD法と呼
ばれているものがあるが、これは、主として高温空間
（基板を含めて）あるいは活性化された空間における化
学反応を利用して薄膜を形成する方法である。具体的に
は、例えば、シリコン，窒化シリコンあるいは二酸化シ
リコンの多結晶質の製造の際についてみると、一例とし
て第２図に示したものがソリツド・ステート・テクノロ
ジー（Solid State Tech.,）（1977・４月）63〜70ペー
ジに示されたホツト・ウオール（hot−wall）形の減圧C
VD装置であり、図において、ヒーター（２）が付設され
た石英反応管（１）内に基板（３）が置かれる。石英反
応管（１）にはガス流量調整バルブ（５）を介してガス
ボンベ（４）が接続されるとともに冷却トラツプ
（７）、ガス流量調整バルブ（６）を介してロータリー
ポンプ（８）が接続されている。
の開発がなされている。このうちで一般的にCVD法と呼
ばれているものがあるが、これは、主として高温空間
（基板を含めて）あるいは活性化された空間における化
学反応を利用して薄膜を形成する方法である。具体的に
は、例えば、シリコン，窒化シリコンあるいは二酸化シ
リコンの多結晶質の製造の際についてみると、一例とし
て第２図に示したものがソリツド・ステート・テクノロ
ジー（Solid State Tech.,）（1977・４月）63〜70ペー
ジに示されたホツト・ウオール（hot−wall）形の減圧C
VD装置であり、図において、ヒーター（２）が付設され
た石英反応管（１）内に基板（３）が置かれる。石英反
応管（１）にはガス流量調整バルブ（５）を介してガス
ボンベ（４）が接続されるとともに冷却トラツプ
（７）、ガス流量調整バルブ（６）を介してロータリー
ポンプ（８）が接続されている。
以上のような構成からなる減圧CVD装置を実際に運転
するときには、先ず、ロータリーポンプ（８）を稼動さ
せてガス流量調整バルブ（５）および（６）を調整し、
石英反応管（１）に例えばメタンガスのような反応性ガ
スおよびアルゴン，水素などのキヤリアガスを導入しな
がら、石英反応管（１）内を0.1〜10Torr程度に減圧す
る。
するときには、先ず、ロータリーポンプ（８）を稼動さ
せてガス流量調整バルブ（５）および（６）を調整し、
石英反応管（１）に例えばメタンガスのような反応性ガ
スおよびアルゴン，水素などのキヤリアガスを導入しな
がら、石英反応管（１）内を0.1〜10Torr程度に減圧す
る。
次に、ヒーター（２）により基板（３）を1000℃以上
の高温に加熱して、基板（３）上で反応ガスを分解，還
元あるいは置換などの化学反応を行わせる（例えば、C2
H4→2C＋2H2）と共に、この結果、解離して生成した炭
素を基板（３）上に堆積させ薄膜（例えば、グラフアイ
ト膜）を形成させるものである。
の高温に加熱して、基板（３）上で反応ガスを分解，還
元あるいは置換などの化学反応を行わせる（例えば、C2
H4→2C＋2H2）と共に、この結果、解離して生成した炭
素を基板（３）上に堆積させ薄膜（例えば、グラフアイ
ト膜）を形成させるものである。
従来から使用されているCVD装置は、以上のように構
成されていることから、高温度雰囲気中の化学反応によ
る薄膜生成過程を含むため、例えば磁気デイスク基板上
に形成されている磁性媒体の上層にカーボン保護膜を形
成する場合、高温処理によつて下層を形成している磁性
媒体の特性が変化するという問題点があつた。
成されていることから、高温度雰囲気中の化学反応によ
る薄膜生成過程を含むため、例えば磁気デイスク基板上
に形成されている磁性媒体の上層にカーボン保護膜を形
成する場合、高温処理によつて下層を形成している磁性
媒体の特性が変化するという問題点があつた。
また基板温度を下げて、比較的低温（500〜800℃）で
薄膜形成を行うと、基板と薄膜の付着力が弱いという問
題点があつた。
薄膜形成を行うと、基板と薄膜の付着力が弱いという問
題点があつた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、低温プロセスによつて、基板との付着力の
強い高品質の薄膜が形成できるガスイオン源装置を得る
ことを目的とする。
れたもので、低温プロセスによつて、基板との付着力の
強い高品質の薄膜が形成できるガスイオン源装置を得る
ことを目的とする。
この発明に係るガスイオン源装置は、真空槽と内部槽
を有し、この内部槽の内側にガス噴射ノズルを備えると
ともに、このノズルから噴出したガスの通路に相当する
部分の内部槽壁を欠切し、かつ、そのガスの噴出方向に
当たる真空槽内に基板を配設し、一方、内部槽内のガス
通路方向に電子ビーム引出電極および電子ビーム放出手
段を設け、かつ内部槽におけるガス通路方向上部に加速
電極を配し、この加速電極に対して基板を負にバイアス
する手段を備えている。
を有し、この内部槽の内側にガス噴射ノズルを備えると
ともに、このノズルから噴出したガスの通路に相当する
部分の内部槽壁を欠切し、かつ、そのガスの噴出方向に
当たる真空槽内に基板を配設し、一方、内部槽内のガス
通路方向に電子ビーム引出電極および電子ビーム放出手
段を設け、かつ内部槽におけるガス通路方向上部に加速
電極を配し、この加速電極に対して基板を負にバイアス
する手段を備えている。
この発明におけるガスイオン源装置は、内部槽内で噴
出しているガスに電子ビームを照射することにより、ガ
スを励起、解離および一部イオン化して活性化させ、遊
離した元素もしくは反応により化合した元素を基板上に
蒸着させるものである。
出しているガスに電子ビームを照射することにより、ガ
スを励起、解離および一部イオン化して活性化させ、遊
離した元素もしくは反応により化合した元素を基板上に
蒸着させるものである。
この発明においては、電子ビーム照射によつて、ガス
を効率よく励起，解離およびイオン化、もしくは反応さ
せることができるばかりでなく、電子ビーム照射によつ
て、生成されるイオン量が制御でき、さらに加速電極お
よび加速電極と基板間に印加された電圧により運動エネ
ルギーを与えることができ、ガスイオンを一部基板に注
入したり、表面をスパツタする効果があり、基板との付
着力が非常に強い高性能の薄膜を形成する。
を効率よく励起，解離およびイオン化、もしくは反応さ
せることができるばかりでなく、電子ビーム照射によつ
て、生成されるイオン量が制御でき、さらに加速電極お
よび加速電極と基板間に印加された電圧により運動エネ
ルギーを与えることができ、ガスイオンを一部基板に注
入したり、表面をスパツタする効果があり、基板との付
着力が非常に強い高性能の薄膜を形成する。
第１図はこの発明の一実施例を示し、基板（３）に対
向して、下方にガス噴射ノズル（16）が配置されてお
り、このガス噴射ノズル（16）の近傍に電子ビーム引出
電極（17）が設けられている。また、フイラメントから
なる電子ビーム放出手段（18）、電界シールド板（19）
が内部槽（21）内に配置され、さらに真空槽（22）に収
納されている。なお、内部槽（21）の天面部は加速電極
（20）を構成している。
向して、下方にガス噴射ノズル（16）が配置されてお
り、このガス噴射ノズル（16）の近傍に電子ビーム引出
電極（17）が設けられている。また、フイラメントから
なる電子ビーム放出手段（18）、電界シールド板（19）
が内部槽（21）内に配置され、さらに真空槽（22）に収
納されている。なお、内部槽（21）の天面部は加速電極
（20）を構成している。
電源としては、フイラメント加熱用交流電源（23）、
電子ビーム引出電極（17）を電子ビーム放出手段（18）
に対して正にバイアスする第１の直流電源（24）、電界
シールド板（19）を加速電極（20）に対して正にバイア
スする第２の直流電源（25）、加速電極（20）を基板
（３）に対して正にバイアスする第３の直流電源（26）
等が設けられている。
電子ビーム引出電極（17）を電子ビーム放出手段（18）
に対して正にバイアスする第１の直流電源（24）、電界
シールド板（19）を加速電極（20）に対して正にバイア
スする第２の直流電源（25）、加速電極（20）を基板
（３）に対して正にバイアスする第３の直流電源（26）
等が設けられている。
次に、動作について、一例として、炭化水素系（CxH2
y）ガスを用いCxH2y→xC＋yH2の反応を起こさせて、グ
ラフアイト膜もしくはダイヤモンド膜を形成する場合を
説明する。
y）ガスを用いCxH2y→xC＋yH2の反応を起こさせて、グ
ラフアイト膜もしくはダイヤモンド膜を形成する場合を
説明する。
まず、図示しない排気系によつて高真空に保たれてい
る真空槽（22）内の内部槽（21）中に流量が調整された
ガスをガス噴射ノズル（16）より導入し、真空槽（22）
内のガス圧を10-5〜10-3Torr程度になるように調整す
る。
る真空槽（22）内の内部槽（21）中に流量が調整された
ガスをガス噴射ノズル（16）より導入し、真空槽（22）
内のガス圧を10-5〜10-3Torr程度になるように調整す
る。
一方、交流電源（23）により2000℃程度に加熱されて
いる電子ビーム放出手段（18）から、ガス噴射ノズル
（16）上面に配設されている電子ビーム引出電極（17）
に電子ビームが放出するように第１の直流電源（24）に
よつて電圧を印加し電子ビームを放出される。この電子
ビームにより、ガス中にグロー放電を形成してガス分子
のイオンを形成する。電子ビームはガス噴射ノズル（1
6）からのガス噴射直後のガス濃度の高い位置に設けた
引出電極（17）に照射されるため、ガス導入圧力が低く
てもグロー放電を開始することができる。
いる電子ビーム放出手段（18）から、ガス噴射ノズル
（16）上面に配設されている電子ビーム引出電極（17）
に電子ビームが放出するように第１の直流電源（24）に
よつて電圧を印加し電子ビームを放出される。この電子
ビームにより、ガス中にグロー放電を形成してガス分子
のイオンを形成する。電子ビームはガス噴射ノズル（1
6）からのガス噴射直後のガス濃度の高い位置に設けた
引出電極（17）に照射されるため、ガス導入圧力が低く
てもグロー放電を開始することができる。
このとき電子ビーム引出電極（17）、電子ビーム放出
手段（18）は、電界シールド板（19）により電界的にシ
ールドされており、効率よく電子ビームを、ガス噴射ノ
ズル（16）側に設けられている電子ビーム引出電極（1
7）に照射する。電子ビーム引出電極（17）は、この電
子ビーム照射によって高温に加熱されるため、ガス噴射
ノズル（16）直後の電子ビーム引出電極（17）と衝突も
しくは近傍の高温空間を通過するガス分子を熱解離し、
またグロー放電により、この近傍を通過するガスは活性
化され、化学反応は促進される効果がある。
手段（18）は、電界シールド板（19）により電界的にシ
ールドされており、効率よく電子ビームを、ガス噴射ノ
ズル（16）側に設けられている電子ビーム引出電極（1
7）に照射する。電子ビーム引出電極（17）は、この電
子ビーム照射によって高温に加熱されるため、ガス噴射
ノズル（16）直後の電子ビーム引出電極（17）と衝突も
しくは近傍の高温空間を通過するガス分子を熱解離し、
またグロー放電により、この近傍を通過するガスは活性
化され、化学反応は促進される効果がある。
つまり、加熱された電子ビーム引出電極（17）および
前述の電子ビームによつて反応性ガスである炭化水素系
のガスは、CxH2y→xC＋yH2の反応を行つて解離し、この
反応により形成した炭素および水素の一部は、炭化水素
系のガスと共に、電子ビームと衝突して励起され、また
一部イオン化されるのである。
前述の電子ビームによつて反応性ガスである炭化水素系
のガスは、CxH2y→xC＋yH2の反応を行つて解離し、この
反応により形成した炭素および水素の一部は、炭化水素
系のガスと共に、電子ビームと衝突して励起され、また
一部イオン化されるのである。
また、内部槽（21）のガス圧は、真空槽（22）内によ
り高いガス圧に保たれているため、電子ビーム照射によ
つて、ガスの励起，解離およびイオン化が効率よく行わ
れる。
り高いガス圧に保たれているため、電子ビーム照射によ
つて、ガスの励起，解離およびイオン化が効率よく行わ
れる。
一方、電界シールド板（19）と加速電極（20）間に第
２の直流電源（25）によつて電圧を印加すると、上述の
イオンは加速され、運動エネルギーを得て基板（３）に
到達するが、このときの加速電圧を変えることによつ
て、基板に入射するイオンの運動エネルギーをコントロ
ールすることができ、さらに加速電極（20）と基板
（３）の間に第３の直流電源（26）によつて電圧を印加
してイオンをさらに加速することにより、基板（３）表
面をイオンによりスパツタリングしたり、イオン注入し
たりして、基板表面の性質を変え、基板（３）との付着
力が非常に強い薄膜を形成することができる。また運動
エネルギーを変化させて基板上に形成される薄膜の膜質
を、例えばカーボン膜の場合、グラフアイトからｉ−カ
ーボンそしてさらにはダイヤモンドへと変えることがで
きる。
２の直流電源（25）によつて電圧を印加すると、上述の
イオンは加速され、運動エネルギーを得て基板（３）に
到達するが、このときの加速電圧を変えることによつ
て、基板に入射するイオンの運動エネルギーをコントロ
ールすることができ、さらに加速電極（20）と基板
（３）の間に第３の直流電源（26）によつて電圧を印加
してイオンをさらに加速することにより、基板（３）表
面をイオンによりスパツタリングしたり、イオン注入し
たりして、基板表面の性質を変え、基板（３）との付着
力が非常に強い薄膜を形成することができる。また運動
エネルギーを変化させて基板上に形成される薄膜の膜質
を、例えばカーボン膜の場合、グラフアイトからｉ−カ
ーボンそしてさらにはダイヤモンドへと変えることがで
きる。
この発明は、以上説明したとおり、真空槽内に設けら
れた内部槽内に電子ビーム引出電極および電子ビーム放
出手段を電位的にシールドする電界シールド板を設け、
この電界シールド板を加速電極に対して、また加速電極
を基板に対して正の電位にバイアスするようにしたの
で、基板上に形成される蒸着薄膜の結晶性や付着力など
の膜質を制御することができ、低温プロセスによつて高
品質の薄膜が成膜できるという効果がある。また、ガス
噴射ノズルの近傍に電子ビーム引出電極を設けたので、
電子ビームはガス噴射ノズルからのガス噴射直後のガス
濃度の高い位置に設けた電子ビーム引出電極に照射され
るため、ガス導入圧力が低くてもグロー放電を開始する
ことができ、ガスをより活性化することができる効果も
ある。
れた内部槽内に電子ビーム引出電極および電子ビーム放
出手段を電位的にシールドする電界シールド板を設け、
この電界シールド板を加速電極に対して、また加速電極
を基板に対して正の電位にバイアスするようにしたの
で、基板上に形成される蒸着薄膜の結晶性や付着力など
の膜質を制御することができ、低温プロセスによつて高
品質の薄膜が成膜できるという効果がある。また、ガス
噴射ノズルの近傍に電子ビーム引出電極を設けたので、
電子ビームはガス噴射ノズルからのガス噴射直後のガス
濃度の高い位置に設けた電子ビーム引出電極に照射され
るため、ガス導入圧力が低くてもグロー放電を開始する
ことができ、ガスをより活性化することができる効果も
ある。
第１図はこの発明の一実施例の側断面図、第２図は従来
のCVD装置の側断面図である。 （３）……基板、（16）……ガス噴射ノズル、（17）…
…電子ビーム引出電極、（18）……電子ビーム放出手
段、（19）……電界シールド板、（20）……加速電極、
（21）……内部槽、（22）……真空槽、（26）……第３
の直流電源（基板を負の電位にバイアスする手段）。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
のCVD装置の側断面図である。 （３）……基板、（16）……ガス噴射ノズル、（17）…
…電子ビーム引出電極、（18）……電子ビーム放出手
段、（19）……電界シールド板、（20）……加速電極、
（21）……内部槽、（22）……真空槽、（26）……第３
の直流電源（基板を負の電位にバイアスする手段）。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊奈 照夫 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭58−123867（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−223113（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−8816（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−17931（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−29102（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (1)
- 【請求項１】真空槽と内部槽を有し、この内部槽の内側
にガス噴射ノズルを備えるとともに、このガス噴射ノズ
ルから噴出したガスの通路に相当する部分の内部槽壁を
欠切し、かつそのガスの噴出方向に当たる真空槽内に基
板を配設し、一方、内部槽内のガス通路方向に電子ビー
ム引出電極および電子ビーム放出手段を設け、かつ内部
槽におけるガス通路方向下流側に、前記電子ビーム引出
電極、前記電子ビーム放出手段を正の電位にバイアスし
てイオン化された前記ガスに運動エネルギーを付与する
ための加速電極を配し、この加速電極に対して基板を負
にバイアスする手段を備えたガスイオン源装置におい
て、前記電子ビーム引出電極が前記電子ビーム放出手段
と前記ガス噴射ノズルとの間に設けられ、前記電子ビー
ム放出手段から照射された電子ビームにより加熱された
前記電子ビーム引出電極に、前記ガスが衝突し、もしく
は前記電子ビーム引出電極近傍の高温空間を通過する際
に、励起、解離および一部イオン化されるようになって
いるガスイオン源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62195300A JP2594961B2 (ja) | 1987-08-06 | 1987-08-06 | ガスイオン源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62195300A JP2594961B2 (ja) | 1987-08-06 | 1987-08-06 | ガスイオン源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6439730A JPS6439730A (en) | 1989-02-10 |
| JP2594961B2 true JP2594961B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=16338859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62195300A Expired - Lifetime JP2594961B2 (ja) | 1987-08-06 | 1987-08-06 | ガスイオン源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2594961B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6007380B2 (ja) * | 2012-07-27 | 2016-10-12 | 株式会社ユーテック | プラズマｃｖｄ装置及び磁気記録媒体の製造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4929102A (ja) * | 1972-07-07 | 1974-03-15 | ||
| JPS568816A (en) * | 1979-07-04 | 1981-01-29 | Fujitsu Ltd | Manufacture of amorphous silicon film |
| JPS58123867A (ja) * | 1982-01-18 | 1983-07-23 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 絶縁基板に均一な薄膜を付着する方法 |
| JPS60223113A (ja) * | 1985-03-30 | 1985-11-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 薄膜形成方法 |
| JPS6217931A (ja) * | 1985-07-15 | 1987-01-26 | Mitsubishi Electric Corp | イオン源 |
-
1987
- 1987-08-06 JP JP62195300A patent/JP2594961B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6439730A (en) | 1989-02-10 |
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