JP2834797B2 - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
- Publication number
- JP2834797B2 JP2834797B2 JP1278147A JP27814789A JP2834797B2 JP 2834797 B2 JP2834797 B2 JP 2834797B2 JP 1278147 A JP1278147 A JP 1278147A JP 27814789 A JP27814789 A JP 27814789A JP 2834797 B2 JP2834797 B2 JP 2834797B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- thin film
- grid
- electrode
- filament
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 94
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 55
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 54
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 40
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 38
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 38
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 22
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 13
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 24
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 5
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 5
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910001004 magnetic alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018509 Al—N Inorganic materials 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32422—Arrangement for selecting ions or species in the plasma
-
- 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
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
-
- 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
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3471—Introduction of auxiliary energy into the plasma
- C23C14/3478—Introduction of auxiliary energy into the plasma using electrons, e.g. triode sputtering
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、CVD法（化学的蒸着法）の長所である強い
反応性と、PVD法（物理的蒸着法）の長所である高真空
中での成膜とを同時に実現することができ、且つ、化合
物薄膜や多元系薄膜の形成をも容易に行ない得る薄膜形
成装置に関する。
反応性と、PVD法（物理的蒸着法）の長所である高真空
中での成膜とを同時に実現することができ、且つ、化合
物薄膜や多元系薄膜の形成をも容易に行ない得る薄膜形
成装置に関する。
従来、被薄膜形成基板上に薄膜を形成する薄膜形成装
置としては、CVD法やPVD法などを利用したものが良く知
られており、CVD法による装置は反応性が強く、PVD法に
よる装置は高真空中において緻密な強い薄膜を形成でき
るなどの長所を有している。
置としては、CVD法やPVD法などを利用したものが良く知
られており、CVD法による装置は反応性が強く、PVD法に
よる装置は高真空中において緻密な強い薄膜を形成でき
るなどの長所を有している。
これら、CVD法やPVD法などを利用した薄膜形成装置と
しては、従来より種々のものが提案され、その方法も極
めて多岐にわたっているが、何れも形成された薄膜と被
薄膜形成基板（以下、基板と称す）との密着性が弱かっ
たり、あるいは、耐熱性の無い基板への薄膜形成が困難
であったり、任意の化合物薄膜が得にくい等の問題があ
った。
しては、従来より種々のものが提案され、その方法も極
めて多岐にわたっているが、何れも形成された薄膜と被
薄膜形成基板（以下、基板と称す）との密着性が弱かっ
たり、あるいは、耐熱性の無い基板への薄膜形成が困難
であったり、任意の化合物薄膜が得にくい等の問題があ
った。
そこで、これらの問題を解決するため、上記方法を発
展させた薄膜形成装置として、蒸発源と被蒸着物との間
に高周波電磁界を発生させて活性あるいは不活性ガス中
で蒸発した物質をイオン化して真空蒸着を行ない被蒸着
物に蒸発物質を堆積させて薄膜を形成する、所謂イオン
プレーティング法を利用した薄膜形成装置や、また、蒸
発源と被蒸着物との間にさらに直流電圧を印加するDCイ
オンプレーティング法を利用した薄膜形成装置等が提案
されている（例えば、特公昭52−29971号公報、特公昭5
2−29091号公報）。
展させた薄膜形成装置として、蒸発源と被蒸着物との間
に高周波電磁界を発生させて活性あるいは不活性ガス中
で蒸発した物質をイオン化して真空蒸着を行ない被蒸着
物に蒸発物質を堆積させて薄膜を形成する、所謂イオン
プレーティング法を利用した薄膜形成装置や、また、蒸
発源と被蒸着物との間にさらに直流電圧を印加するDCイ
オンプレーティング法を利用した薄膜形成装置等が提案
されている（例えば、特公昭52−29971号公報、特公昭5
2−29091号公報）。
また、さらに発展された薄膜形成装置としては、被薄
膜形成基板を蒸発源に対向させて対向電極に保持し、こ
の対向電極と蒸発源との間にグリッドを配置すると共
に、このグリッドと蒸発源との間に熱電子発生用のフィ
ラメントを配し、上記グリッドをフィラメントに対して
正電位にして薄膜形成を行なう装置が提案されている
（特開昭59−89763号公報）。
膜形成基板を蒸発源に対向させて対向電極に保持し、こ
の対向電極と蒸発源との間にグリッドを配置すると共
に、このグリッドと蒸発源との間に熱電子発生用のフィ
ラメントを配し、上記グリッドをフィラメントに対して
正電位にして薄膜形成を行なう装置が提案されている
（特開昭59−89763号公報）。
この薄膜形成装置では、蒸発源から蒸発した蒸発物質
は、先ずフィラメントからの熱電子によりイオン化さ
れ、このイオン化された蒸発物質は、グリッドを通過す
ることにより、グリッドから対向電極に向かう電界の作
用により加速されて被薄膜形成基板に衝突し、密着性の
良い薄膜が形成されるという特徴を有している。
は、先ずフィラメントからの熱電子によりイオン化さ
れ、このイオン化された蒸発物質は、グリッドを通過す
ることにより、グリッドから対向電極に向かう電界の作
用により加速されて被薄膜形成基板に衝突し、密着性の
良い薄膜が形成されるという特徴を有している。
しかしながら、前述した従来の薄膜形成装置では、多
元系薄膜の形成、例えばITO膜等、その特性が微量元素
のドーピングにより大きく変化する薄膜を形成するよう
な場合に、この微量元素の膜中への取り込みを効果的に
行うことが困難であるという問題があった。
元系薄膜の形成、例えばITO膜等、その特性が微量元素
のドーピングにより大きく変化する薄膜を形成するよう
な場合に、この微量元素の膜中への取り込みを効果的に
行うことが困難であるという問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、基
板に対して極めて強い密着性をもった薄膜を形成でき、
耐熱性の無いプラスチック等も基板として用いることが
可能で、且つ、化合物薄膜や多元系薄膜の形成も容易に
行いうる、新規な薄膜形成装置を提供することを目的と
する。
板に対して極めて強い密着性をもった薄膜を形成でき、
耐熱性の無いプラスチック等も基板として用いることが
可能で、且つ、化合物薄膜や多元系薄膜の形成も容易に
行いうる、新規な薄膜形成装置を提供することを目的と
する。
上記目的を達成するための第１の構成として、本発明
による薄膜形成装置は、活性ガス若しくは不活性ガス、
あるいはこれら両者の混合ガスが導入される真空槽と、
この真空槽内において基板を保持する対電極と、上記真
空槽内に配置されターゲットを上記基板に対向するよう
に保持するターゲット電極と、このターゲット電極に保
持されたターゲットと、上記ターゲットと上記対電極と
の間に配備され、ターゲットからの粒子を通過させうる
グリッドと、このグリッドとターゲットとの間に配置さ
れ、ターゲットからの粒子の一部をイオン化するための
フィラメントと、上記グリッドの電位を上記対電極及び
フィラメントの電位に対して正電位とする手段と、上記
ターゲット電極に高周波電圧を印加する手段とを有する
ことを特徴とする。
による薄膜形成装置は、活性ガス若しくは不活性ガス、
あるいはこれら両者の混合ガスが導入される真空槽と、
この真空槽内において基板を保持する対電極と、上記真
空槽内に配置されターゲットを上記基板に対向するよう
に保持するターゲット電極と、このターゲット電極に保
持されたターゲットと、上記ターゲットと上記対電極と
の間に配備され、ターゲットからの粒子を通過させうる
グリッドと、このグリッドとターゲットとの間に配置さ
れ、ターゲットからの粒子の一部をイオン化するための
フィラメントと、上記グリッドの電位を上記対電極及び
フィラメントの電位に対して正電位とする手段と、上記
ターゲット電極に高周波電圧を印加する手段とを有する
ことを特徴とする。
また、前記目的を達成するための第２の構成として、
本発明による薄膜形成装置は、活性ガス若しくは不活性
ガス、あるいはこれら両者の混合ガスが導入される真空
槽と、この真空槽内において蒸発物質を蒸発させるため
の蒸発源と、上記真空槽内に配置され基板を上記蒸発源
に対向するように保持する対電極と、上記蒸発源と上記
対電極との間に配備され蒸発物質を通過させうるグリッ
ドと、このグリッドと上記蒸発源との間に配置され蒸発
物質の一部をイオン化するためのフィラメントと、この
フィラメントより蒸発源側に配置されターゲットを保持
するターゲット電極と、このターゲット電極に保持され
たスパッタ用のターゲットと、上記グリッドの電位を上
記対電極及びフィラメントの電位に対して正電位とする
手段と、上記ターゲット電極に高周波電圧を印加する手
段とを有することを特徴とする。
本発明による薄膜形成装置は、活性ガス若しくは不活性
ガス、あるいはこれら両者の混合ガスが導入される真空
槽と、この真空槽内において蒸発物質を蒸発させるため
の蒸発源と、上記真空槽内に配置され基板を上記蒸発源
に対向するように保持する対電極と、上記蒸発源と上記
対電極との間に配備され蒸発物質を通過させうるグリッ
ドと、このグリッドと上記蒸発源との間に配置され蒸発
物質の一部をイオン化するためのフィラメントと、この
フィラメントより蒸発源側に配置されターゲットを保持
するターゲット電極と、このターゲット電極に保持され
たスパッタ用のターゲットと、上記グリッドの電位を上
記対電極及びフィラメントの電位に対して正電位とする
手段と、上記ターゲット電極に高周波電圧を印加する手
段とを有することを特徴とする。
第１の構成による薄膜形成装置は、前述したように、
真空槽と、対電極と、グリッドと、熱電子発生用のフィ
ラメントと、ターゲットを保持するターゲット電極と、
ターゲット（単数又は複数）と、グリッド及び対電極と
フィラメントとの間の電位を所定の電位関係とするため
の電源手段と、ターゲット電極に高周波電圧を印加する
電源手段とを有し、真空槽内には、活性若しくは不活性
ガス、あるいは、これら両者の混合ガスが導入される。
真空槽と、対電極と、グリッドと、熱電子発生用のフィ
ラメントと、ターゲットを保持するターゲット電極と、
ターゲット（単数又は複数）と、グリッド及び対電極と
フィラメントとの間の電位を所定の電位関係とするため
の電源手段と、ターゲット電極に高周波電圧を印加する
電源手段とを有し、真空槽内には、活性若しくは不活性
ガス、あるいは、これら両者の混合ガスが導入される。
上記対電極は真空槽内に配備され、基板をターゲット
と対向させた状態で保持している。
と対向させた状態で保持している。
グリッドは、蒸発物質を通過させうるものであって、
ターゲットと対電極の間に配備され、対電極及びフィラ
メントの電位に対して正電位におかれる。
ターゲットと対電極の間に配備され、対電極及びフィラ
メントの電位に対して正電位におかれる。
熱電子発生用のフィラメントは、真空槽内の、上記グ
リッドとターゲットの間に配備され、このフィラメント
により発生する熱電子は、ターゲットからの粒子の一部
をイオン化するのに供される。
リッドとターゲットの間に配備され、このフィラメント
により発生する熱電子は、ターゲットからの粒子の一部
をイオン化するのに供される。
ターゲットからの粒子は、その一部がフィラメントか
らの電子により正イオンにイオン化される。このように
一部イオン化されたターゲットからの粒子は、グリッド
を通過し、更にイオン化されたガスにより正イオン化を
促進され、グリッド−基板間の電界の作用により基板の
方へと加速される。
らの電子により正イオンにイオン化される。このように
一部イオン化されたターゲットからの粒子は、グリッド
を通過し、更にイオン化されたガスにより正イオン化を
促進され、グリッド−基板間の電界の作用により基板の
方へと加速される。
尚、フィラメントからの電子は、フィラメント温度に
対応する運動エネルギーを持ってフィラメントから放射
されるので、正電位のグリッドに直ちに吸引されずにこ
れを通過し、グリッドによるクーロン力により引き戻さ
れ、更にグリッドを通過し、と言うように、グリッドを
中心として振動運動を繰り返し、遂にはグリッドに吸引
される。したがって、フィラメントからの電子は基板へ
は達せず、基板は電子衝撃を受けないので、其れによる
加熱がなく、基板の温度上昇が防止される。
対応する運動エネルギーを持ってフィラメントから放射
されるので、正電位のグリッドに直ちに吸引されずにこ
れを通過し、グリッドによるクーロン力により引き戻さ
れ、更にグリッドを通過し、と言うように、グリッドを
中心として振動運動を繰り返し、遂にはグリッドに吸引
される。したがって、フィラメントからの電子は基板へ
は達せず、基板は電子衝撃を受けないので、其れによる
加熱がなく、基板の温度上昇が防止される。
ターゲット電極には高周波電圧が印加されるが、ター
ゲットには導電性を有する母材あるいは絶縁性の母材
（単体、合金または化合物、あるいはそれらの組合せ）
の何れを用いても良く、ターゲットが導電性を有する場
合には、ターゲット電極にはコンデンサーを介して高周
波電圧が印加され、ターゲットが絶縁性の場合には、タ
ーゲット電極にそのまま高周波電圧が印加される。
ゲットには導電性を有する母材あるいは絶縁性の母材
（単体、合金または化合物、あるいはそれらの組合せ）
の何れを用いても良く、ターゲットが導電性を有する場
合には、ターゲット電極にはコンデンサーを介して高周
波電圧が印加され、ターゲットが絶縁性の場合には、タ
ーゲット電極にそのまま高周波電圧が印加される。
電子はイオンに対して移動度が大きいため、絶縁状態
のターゲット表面は負に帯電し、フィラメントに対しタ
ーゲット表面には負のバイアスがかかることとなり、フ
ィラメント−グリッド間を飛行する熱電子により（正）
イオン化されたイオンはターゲット表面へと拡散し、高
速でターゲット表面をスパッタする。そして、スパッタ
により飛散したターゲットを構成する粒子は基板へと拡
散し、基板へ到達して薄膜を形成する。
のターゲット表面は負に帯電し、フィラメントに対しタ
ーゲット表面には負のバイアスがかかることとなり、フ
ィラメント−グリッド間を飛行する熱電子により（正）
イオン化されたイオンはターゲット表面へと拡散し、高
速でターゲット表面をスパッタする。そして、スパッタ
により飛散したターゲットを構成する粒子は基板へと拡
散し、基板へ到達して薄膜を形成する。
次に、第２の構成による薄膜形成装置は、前述したよ
うに、真空槽と、対電極と、グリッドと、熱電子発生用
のフィラメントと、ターゲットを保持するターゲット電
極と、ターゲット（単数又は複数）と、蒸発源（単数又
は複数）と、グリッド及び対電極とフィラメントとの間
の電位を所定の電位関係とするための電源手段と、ター
ゲット電極に高周波電圧を印加する電源手段とを有し、
真空槽内には、活性若しくは不活性ガス、あるいは、こ
れら両者の混合ガスが導入される。
うに、真空槽と、対電極と、グリッドと、熱電子発生用
のフィラメントと、ターゲットを保持するターゲット電
極と、ターゲット（単数又は複数）と、蒸発源（単数又
は複数）と、グリッド及び対電極とフィラメントとの間
の電位を所定の電位関係とするための電源手段と、ター
ゲット電極に高周波電圧を印加する電源手段とを有し、
真空槽内には、活性若しくは不活性ガス、あるいは、こ
れら両者の混合ガスが導入される。
上記対電極は真空槽内に配備され、基板を蒸発源に対
向させた状態で保持している。
向させた状態で保持している。
グリッドは、蒸発物質を通過させうるものであって、
蒸発源と対電極の間に配備され、対電極及びフィラメン
トの電位に対して正電位におかれる。
蒸発源と対電極の間に配備され、対電極及びフィラメン
トの電位に対して正電位におかれる。
熱電子発生用のフィラメントは、真空槽内の、上記グ
リッドと蒸発源との間に配備され、このフィラメントに
より発生する熱電子は、蒸発物質の一部をイオン化する
のに供される。
リッドと蒸発源との間に配備され、このフィラメントに
より発生する熱電子は、蒸発物質の一部をイオン化する
のに供される。
蒸発源からの蒸発物質は、その一部がフィラメントか
らの電子により正イオンにイオン化される。このように
一部イオン化された蒸発物質は、グリッドを通過し、更
にイオン化されたガスにより正イオン化を促進され、グ
リッド−基板間の電界の作用により基板の方へと加速さ
れ、基板へ到達して薄膜を形成する。
らの電子により正イオンにイオン化される。このように
一部イオン化された蒸発物質は、グリッドを通過し、更
にイオン化されたガスにより正イオン化を促進され、グ
リッド−基板間の電界の作用により基板の方へと加速さ
れ、基板へ到達して薄膜を形成する。
尚、フィラメントからの電子は、フィラメント温度に
対する運動エネルギーを持ってフィラメントから放射さ
れるので、正電位のグリッドに直ちに吸引されずにこれ
を通過し、グリッドによるクーロン力により引き戻さ
れ、更にグリッドを通過し、と言うように、グリッドを
中心として振動運動を繰り返し、遂にはグリッドに吸引
される。したがって、フィラメントからの電子は基板へ
は達せず、基板は電子衝撃を受けないので、其れによる
加熱がなく、基板の温度上昇が防止される。
対する運動エネルギーを持ってフィラメントから放射さ
れるので、正電位のグリッドに直ちに吸引されずにこれ
を通過し、グリッドによるクーロン力により引き戻さ
れ、更にグリッドを通過し、と言うように、グリッドを
中心として振動運動を繰り返し、遂にはグリッドに吸引
される。したがって、フィラメントからの電子は基板へ
は達せず、基板は電子衝撃を受けないので、其れによる
加熱がなく、基板の温度上昇が防止される。
ターゲット電極は、フィラメントより蒸発源側に配置
され、高周波電圧が印加される。
され、高周波電圧が印加される。
ターゲットが導電性を有する場合には、ターゲット電
極にはコンデンサーを介して高周波電圧が印加され、タ
ーゲットが絶縁性の場合には、ターゲット電極にそのま
ま高周波電圧が印加される。
極にはコンデンサーを介して高周波電圧が印加され、タ
ーゲットが絶縁性の場合には、ターゲット電極にそのま
ま高周波電圧が印加される。
電子はイオンに対して移動度が大きいため、絶縁状態
のターゲット表面は負に帯電し、フィラメントに対しタ
ーゲット表面には負のバイアスがかかることとなり、フ
ィラメント−グリッド間を飛行する熱電子により（正）
イオン化されたイオンはターゲット表面へと拡散し、高
速でターゲット表面をスパッタする。そして、このイオ
ンによりスパッタされ飛散したターゲットを構成する粒
子は基板へと拡散し、基板へ到達して薄膜を形成する。
のターゲット表面は負に帯電し、フィラメントに対しタ
ーゲット表面には負のバイアスがかかることとなり、フ
ィラメント−グリッド間を飛行する熱電子により（正）
イオン化されたイオンはターゲット表面へと拡散し、高
速でターゲット表面をスパッタする。そして、このイオ
ンによりスパッタされ飛散したターゲットを構成する粒
子は基板へと拡散し、基板へ到達して薄膜を形成する。
尚、第１の構成よりなる薄膜形成装置と、第２の構成
よりなる薄膜形成装置の違いは、第１の構成の薄膜形成
装置が、薄膜形成材料の供給源としてスパッタ用のター
ゲットを用いたのに対し、第２の構成の薄膜形成装置で
は、薄膜形成材料の供給源としてスパッタ用のターゲッ
トと蒸着用の蒸発源とを併用したことにあり、その他の
構成、作用に関しては、略同様のものである。
よりなる薄膜形成装置の違いは、第１の構成の薄膜形成
装置が、薄膜形成材料の供給源としてスパッタ用のター
ゲットを用いたのに対し、第２の構成の薄膜形成装置で
は、薄膜形成材料の供給源としてスパッタ用のターゲッ
トと蒸着用の蒸発源とを併用したことにあり、その他の
構成、作用に関しては、略同様のものである。
以下、図示の実施例について詳細に説明する。
第１図は本発明の第１の構成の一実施例を示す薄膜形
成装置の概略的構成図である。
成装置の概略的構成図である。
第１図において、ベースプレート１とベルジャー２と
はパッキン21を介して一体化され真空槽を形成してい
る。ペースプレート１は、支持体兼用の電極5,7,9,11に
より貫通されているが、これら支持体兼用電極5,7,9,11
の貫通部はもちろん気密状態であり、さらにこれら支持
体兼用電極5,7,9,11とベースプレート１とは電気的に絶
縁されている。また、ベースプレート１の中央部の孔1A
は図示されていない真空排気系へ連結されている。
はパッキン21を介して一体化され真空槽を形成してい
る。ペースプレート１は、支持体兼用の電極5,7,9,11に
より貫通されているが、これら支持体兼用電極5,7,9,11
の貫通部はもちろん気密状態であり、さらにこれら支持
体兼用電極5,7,9,11とベースプレート１とは電気的に絶
縁されている。また、ベースプレート１の中央部の孔1A
は図示されていない真空排気系へ連結されている。
図中符号５で示す支持体兼用電極にはターゲット電極
６が支持されており、このターゲット電極６にはターゲ
ット16が保持されている。
６が支持されており、このターゲット電極６にはターゲ
ット16が保持されている。
図中符号７で示す一対の支持体兼用電極の間には、タ
ングステンなどによる、熱電子発生用のフィラメント８
が支持されている。このフィラメント８の形状は、複数
本のフィラメントを平行に配列したり、あるいは網目状
にしたりするなどして、ターゲットから発生した粒子の
広がりをカバーするように定められている。また、符号
９で示す支持体兼用電極には、グリッド10が支持されて
おり、このグリッド10は、ターゲット16からの粒子を通
過させうる形状にその形状が定められているが、図示の
例では網目状である。
ングステンなどによる、熱電子発生用のフィラメント８
が支持されている。このフィラメント８の形状は、複数
本のフィラメントを平行に配列したり、あるいは網目状
にしたりするなどして、ターゲットから発生した粒子の
広がりをカバーするように定められている。また、符号
９で示す支持体兼用電極には、グリッド10が支持されて
おり、このグリッド10は、ターゲット16からの粒子を通
過させうる形状にその形状が定められているが、図示の
例では網目状である。
図中符号11で示す支持体兼用電極には対電極が支持さ
れ、その下位には、基板13が適宜の方法で保持される。
この状態をターゲット16の側からみれば、基板13の背後
に対電極12が配備されることとなる。
れ、その下位には、基板13が適宜の方法で保持される。
この状態をターゲット16の側からみれば、基板13の背後
に対電極12が配備されることとなる。
さて、上述の支持体兼用電極5,7,9,11は導電体であっ
て電極としての役割を兼ねており、それらの真空槽外へ
突出した端部間は、図示のように種々の電源に接続され
ている。ここで、図示の例では、支持体兼用電極９が直
流電圧電源18の正端子に、支持体兼用電極11が直流電圧
電源18の負端子に夫々接続されている。また、一対の支
持体兼用電極７の両端には直流電源19が接続されてお
り、また、この直流電源19の正端子は直流電源18の負端
子に接続されている。尚、図示の実施例の場合は、直流
電源19の正端子の替わりに負端子を直流電源18の負端子
に接続してもよい。また、直流電源19の替わりに交流電
源を使用してもよい。支持体兼用電極５と支持体兼用電
極７の間には高周波電源20が接続されており、ターゲッ
ト16が導電性の場合には、支持体兼用電極５と支持体兼
用電極７との間にコンデンサーを介して高周波電源20が
接続される。尚、図中の接地は必ずしも必要ではない。
て電極としての役割を兼ねており、それらの真空槽外へ
突出した端部間は、図示のように種々の電源に接続され
ている。ここで、図示の例では、支持体兼用電極９が直
流電圧電源18の正端子に、支持体兼用電極11が直流電圧
電源18の負端子に夫々接続されている。また、一対の支
持体兼用電極７の両端には直流電源19が接続されてお
り、また、この直流電源19の正端子は直流電源18の負端
子に接続されている。尚、図示の実施例の場合は、直流
電源19の正端子の替わりに負端子を直流電源18の負端子
に接続してもよい。また、直流電源19の替わりに交流電
源を使用してもよい。支持体兼用電極５と支持体兼用電
極７の間には高周波電源20が接続されており、ターゲッ
ト16が導電性の場合には、支持体兼用電極５と支持体兼
用電極７との間にコンデンサーを介して高周波電源20が
接続される。尚、図中の接地は必ずしも必要ではない。
また、実際には、これらの電気的接続は、種々のスイ
ッチ類を含み、これらの操作により成膜プロセスを実現
するのであるが、これらスイッチ類は図中には示されて
いない。
ッチ類を含み、これらの操作により成膜プロセスを実現
するのであるが、これらスイッチ類は図中には示されて
いない。
以下、第１図に示す薄膜形成装置による薄膜形成につ
いて説明する。
いて説明する。
先ず、ベルジャー２を開き、基板13を対電極12に、タ
ーゲット16をターゲット電極６に夫々セットした後、ベ
ルジャー２を閉じ、真空槽内を図示されない排気系によ
って真空状態に排気する。
ーゲット16をターゲット電極６に夫々セットした後、ベ
ルジャー２を閉じ、真空槽内を図示されない排気系によ
って真空状態に排気する。
尚、ターゲット16を構成する母材、導入ガス種の組合
せは、どの様な薄膜を形成するかに応じて選定される。
せは、どの様な薄膜を形成するかに応じて選定される。
例えば、ターゲット16としてアルミニウム（Al）、導
入ガスとして酸素（O2）を選べばAl2O3膜が、ターゲッ
ト16としてチタン（Ti）、導入ガスとして窒素（N2）を
選べばTiN膜が、ターゲット16として鉄−ニッケル（Fe
−Ni）合金、導入ガスとしてアルゴン（Ar）を選べばFe
−Ni合金磁性膜が得られる。また、ターゲット16として
インジウム（In）及びスズ（Sn）、導入ガスとしてO2を
選べばITO膜が得られる。
入ガスとして酸素（O2）を選べばAl2O3膜が、ターゲッ
ト16としてチタン（Ti）、導入ガスとして窒素（N2）を
選べばTiN膜が、ターゲット16として鉄−ニッケル（Fe
−Ni）合金、導入ガスとしてアルゴン（Ar）を選べばFe
−Ni合金磁性膜が得られる。また、ターゲット16として
インジウム（In）及びスズ（Sn）、導入ガスとしてO2を
選べばITO膜が得られる。
真空槽内は予め、10-5〜10-6Torrの圧力にされ、これ
に必要に応じて活性ガス若しくは不活性ガス、あるい
は、これらの混合ガスが10-2〜10-4Torrの圧力で導入さ
れる。ここでは、説明の具体性のため、導入ガスは、例
えばアルゴン（Ar）等の不活性ガスであるとする。
に必要に応じて活性ガス若しくは不活性ガス、あるい
は、これらの混合ガスが10-2〜10-4Torrの圧力で導入さ
れる。ここでは、説明の具体性のため、導入ガスは、例
えばアルゴン（Ar）等の不活性ガスであるとする。
さて、この雰囲気状態において電源を作動させ、グリ
ッド10に正の電位を印加し、フィラメント８に電流を通
電すると、フィラメント８は抵抗加熱により加熱され、
熱電子を放射する。
ッド10に正の電位を印加し、フィラメント８に電流を通
電すると、フィラメント８は抵抗加熱により加熱され、
熱電子を放射する。
真空槽内のAr分子は、フィラメント８より放出された
熱電子との衝突によって、その外殻電子が弾き出され、
正イオンにイオン化される。また、ターゲット電極に印
加された高周波電圧により、絶縁状態のターゲット表面
は負に帯電し、イオンはターゲット表面へと拡散し、高
速でターゲット表面をスパッタする。こうして、スパッ
タされターゲットから飛散した粒子は、基板13へ向い飛
行する。
熱電子との衝突によって、その外殻電子が弾き出され、
正イオンにイオン化される。また、ターゲット電極に印
加された高周波電圧により、絶縁状態のターゲット表面
は負に帯電し、イオンはターゲット表面へと拡散し、高
速でターゲット表面をスパッタする。こうして、スパッ
タされターゲットから飛散した粒子は、基板13へ向い飛
行する。
スパッタされたターゲット16からの粒子は広がりを持
って基板13の側へ飛行するが、その一部及び前記導入ガ
スはフィラメント８より放出された熱電子との衝突によ
って外殻電子が弾き出される。
って基板13の側へ飛行するが、その一部及び前記導入ガ
スはフィラメント８より放出された熱電子との衝突によ
って外殻電子が弾き出される。
このように、一部イオン化されたターゲット16からの
粒子はグリッド10を通過するが、その際、前述したよう
に、グリッド10の近傍において上下に振動運動する熱電
子、及び前記イオン化された導入ガスとの衝突により、
正イオンにイオン化されイオン化率が高められる。
粒子はグリッド10を通過するが、その際、前述したよう
に、グリッド10の近傍において上下に振動運動する熱電
子、及び前記イオン化された導入ガスとの衝突により、
正イオンにイオン化されイオン化率が高められる。
そして、このようにして正イオンにイオン化されたス
パッタ粒子は、グリッド10から対電極12に向かう電界の
作用により基板13に向かって加速され、基板13に高エネ
ルギーを持って衝突付着し、これによって、基板表面に
非常に密着性の良い薄膜が形成される。
パッタ粒子は、グリッド10から対電極12に向かう電界の
作用により基板13に向かって加速され、基板13に高エネ
ルギーを持って衝突付着し、これによって、基板表面に
非常に密着性の良い薄膜が形成される。
また、フィラメント８により放出された熱電子は、最
終的にはその大部分がグリッド10に吸収され、一部の熱
電子はグリッド10を通過するが、グリッド10と基板13の
間で、前記電界の作用によって減速されるので、仮に基
板13に到達しても基板13を加熱するには到らない。
終的にはその大部分がグリッド10に吸収され、一部の熱
電子はグリッド10を通過するが、グリッド10と基板13の
間で、前記電界の作用によって減速されるので、仮に基
板13に到達しても基板13を加熱するには到らない。
以上のように、第１図に示す構成の薄膜形成装置にお
いては、スパッタ粒子のイオン化率が極めて高いため、
真空槽内に活性ガスを単独で、あるいは不活性ガスと共
に導入して成膜を行うことにより、スパッタ粒子と活性
ガスとを化合させ、この化合により化合物薄膜を形成す
る場合にも、所望の物性を有する薄膜を容易に得ること
ができる。
いては、スパッタ粒子のイオン化率が極めて高いため、
真空槽内に活性ガスを単独で、あるいは不活性ガスと共
に導入して成膜を行うことにより、スパッタ粒子と活性
ガスとを化合させ、この化合により化合物薄膜を形成す
る場合にも、所望の物性を有する薄膜を容易に得ること
ができる。
尚、真空槽内のガスのイオン化には、フィラメント８
による熱電子が有効に寄与するので、10-4Torr以下の圧
力の高真空下においてもスパッタ粒子のイオン化が可能
であり、このため、薄膜の構造も極めて緻密なものとす
ることが可能であり、通常、薄膜の密度はバルクの密度
よりも小さいとされているが、本発明の薄膜形成装置に
よれば、バルクの密度に極めて近い密度が得られること
も大きな特徴の一つである。さらに、このような高度の
真空下で成膜を行えることにより、薄膜中へのガス分子
の取り込みを極めて少なくすることができ、高純度の薄
膜を得ることが可能となる。すなわち、本発明の薄膜形
成装置は、IC,LSIなどを構成する半導体薄膜や、その電
極としての高純度の金属薄膜、あるいは絶縁物薄膜の形
成に適している。また、磁性合金薄膜や多元化合物薄膜
の形成にも適している。なかでも、微量元素の存在によ
り特性が変化するITOなどの半導体薄膜の形成に適して
いる。
による熱電子が有効に寄与するので、10-4Torr以下の圧
力の高真空下においてもスパッタ粒子のイオン化が可能
であり、このため、薄膜の構造も極めて緻密なものとす
ることが可能であり、通常、薄膜の密度はバルクの密度
よりも小さいとされているが、本発明の薄膜形成装置に
よれば、バルクの密度に極めて近い密度が得られること
も大きな特徴の一つである。さらに、このような高度の
真空下で成膜を行えることにより、薄膜中へのガス分子
の取り込みを極めて少なくすることができ、高純度の薄
膜を得ることが可能となる。すなわち、本発明の薄膜形
成装置は、IC,LSIなどを構成する半導体薄膜や、その電
極としての高純度の金属薄膜、あるいは絶縁物薄膜の形
成に適している。また、磁性合金薄膜や多元化合物薄膜
の形成にも適している。なかでも、微量元素の存在によ
り特性が変化するITOなどの半導体薄膜の形成に適して
いる。
次に、第２図は本発明の第２の構成の一実施例を示す
薄膜形成装置の概略的構成図である。
薄膜形成装置の概略的構成図である。
第２図に示す構成の薄膜形成装置と、先の第１図に示
す構成の薄膜形成装置の違いは、第１図に示す構成の薄
膜形成装置が、薄膜形成材料の供給源としてスパッタ用
のターゲット16を用いたのに対し、第２図に示す構成の
薄膜形成装置では、薄膜形成材料の供給源としてスパッ
タ用のターゲット16と蒸着用の蒸発源４とを併用したこ
とにあり、両図で同符号を付したその他の構成部材は同
様の機能を有するものであるから、説明を省略する。
す構成の薄膜形成装置の違いは、第１図に示す構成の薄
膜形成装置が、薄膜形成材料の供給源としてスパッタ用
のターゲット16を用いたのに対し、第２図に示す構成の
薄膜形成装置では、薄膜形成材料の供給源としてスパッ
タ用のターゲット16と蒸着用の蒸発源４とを併用したこ
とにあり、両図で同符号を付したその他の構成部材は同
様の機能を有するものであるから、説明を省略する。
第２図において、符号３で示す一対の支持体兼用電極
は、その間にタングステン、モリブデンなどの金属をコ
イル状に形成した抵抗加熱式の蒸発源４を支持してお
り、この一対の支持体兼用電極３は、蒸発用電源17を介
して接続されている。尚、このような蒸発源に変えてビ
ーム蒸発源等、従来の真空蒸着方式で用いられている蒸
発源を適宜使用することができる。また、支持体兼用電
極５にはターゲット電極６が支持されており、このター
ゲット電極６にはターゲット16が保持されているが、当
然ながら、ターゲット電極６及びターゲット16は蒸発源
４からの蒸発粒子が基板へと到達するのを妨げる位置に
は設置されない。尚、第３図は、蒸発源４とターゲット
16を基板13の側からみたときの配置状態を示している。
は、その間にタングステン、モリブデンなどの金属をコ
イル状に形成した抵抗加熱式の蒸発源４を支持してお
り、この一対の支持体兼用電極３は、蒸発用電源17を介
して接続されている。尚、このような蒸発源に変えてビ
ーム蒸発源等、従来の真空蒸着方式で用いられている蒸
発源を適宜使用することができる。また、支持体兼用電
極５にはターゲット電極６が支持されており、このター
ゲット電極６にはターゲット16が保持されているが、当
然ながら、ターゲット電極６及びターゲット16は蒸発源
４からの蒸発粒子が基板へと到達するのを妨げる位置に
は設置されない。尚、第３図は、蒸発源４とターゲット
16を基板13の側からみたときの配置状態を示している。
以下、第２図に示す薄膜形成装置による薄膜形成につ
いて説明する。
いて説明する。
先ず、ベルジャー２を開き、基板13を対電極12に、蒸
発物質を蒸発源４に、ターゲット16をターゲット電極６
に夫々セットした後、ベルジャー２を閉じ、真空槽内を
図示されない排気系によって真空状態に排気する。
発物質を蒸発源４に、ターゲット16をターゲット電極６
に夫々セットした後、ベルジャー２を閉じ、真空槽内を
図示されない排気系によって真空状態に排気する。
尚、蒸発物質とターゲット16を構成する母材、導入ガ
ス種の組合せは、どの様な薄膜を形成するに応じて選定
される。
ス種の組合せは、どの様な薄膜を形成するに応じて選定
される。
例えば、Fe−Ni合金磁性体を形成する場合には、蒸発
物質としてFeを、ターゲット16の母材としてNiを、導入
ガスとしてArを選択できる。勿論、ターゲット16の母材
としてFeを、蒸発物質としてNiを選択してもよい。ま
た、ITO薄膜を形成する場合には、蒸発物質としてIn、
ターゲット母材としてSn、導入ガスとしてO2を選択する
ことができる。また、Ti−Al−Ｎ系複合膜を形成する場
合には、蒸発物質としてAlを、ターゲット母材としてTi
を、導入ガスとしてN2を選択できる。勿論、蒸発物質と
してTiを、ターゲット母材としてAlNを選択してもよ
い。
物質としてFeを、ターゲット16の母材としてNiを、導入
ガスとしてArを選択できる。勿論、ターゲット16の母材
としてFeを、蒸発物質としてNiを選択してもよい。ま
た、ITO薄膜を形成する場合には、蒸発物質としてIn、
ターゲット母材としてSn、導入ガスとしてO2を選択する
ことができる。また、Ti−Al−Ｎ系複合膜を形成する場
合には、蒸発物質としてAlを、ターゲット母材としてTi
を、導入ガスとしてN2を選択できる。勿論、蒸発物質と
してTiを、ターゲット母材としてAlNを選択してもよ
い。
真空槽内は予め、10-5〜10-6Torrの圧力にされ、これ
に必要に応じて活性ガス若しくは不活性ガス、あるい
は、これらの混合ガスが10-2〜10-4Torrの圧力で導入さ
れる。ここでは、説明の具体性のため、導入ガスは、例
えばアルゴン（Ar）等の不活性ガスであるとする。
に必要に応じて活性ガス若しくは不活性ガス、あるい
は、これらの混合ガスが10-2〜10-4Torrの圧力で導入さ
れる。ここでは、説明の具体性のため、導入ガスは、例
えばアルゴン（Ar）等の不活性ガスであるとする。
さて、この雰囲気状態において電源を作動させ、グリ
ッド10に正の電位を印加し、フィラメント８に電流を通
電すると、フィラメント８は抵抗加熱により加熱され熱
電子を放射する。フィラメント８から発生した熱電子
は、グリッド10とフィラメント８との間の電界によって
加速されつつグリッド10へ向かって飛行し、グリッド10
の近傍の空間に存在する前述の蒸発物質からの蒸発粒子
と導入ガスの粒子とに衝突し、これら粒子をイオン化す
る。このようにして、グリッド10の近傍の空間にプラズ
マ状態が実現する。そして、ターゲット電極６に印加さ
れた高周波電圧により、絶縁状態のターゲット表面は負
に帯電し、イオンはターゲット表面へと拡散し、高速で
ターゲット表面をスパッタする。こうして、スパッタさ
れたターゲットから飛散した粒子は、蒸発物質からの蒸
発粒子と同様に基板13へ向い飛行する。
ッド10に正の電位を印加し、フィラメント８に電流を通
電すると、フィラメント８は抵抗加熱により加熱され熱
電子を放射する。フィラメント８から発生した熱電子
は、グリッド10とフィラメント８との間の電界によって
加速されつつグリッド10へ向かって飛行し、グリッド10
の近傍の空間に存在する前述の蒸発物質からの蒸発粒子
と導入ガスの粒子とに衝突し、これら粒子をイオン化す
る。このようにして、グリッド10の近傍の空間にプラズ
マ状態が実現する。そして、ターゲット電極６に印加さ
れた高周波電圧により、絶縁状態のターゲット表面は負
に帯電し、イオンはターゲット表面へと拡散し、高速で
ターゲット表面をスパッタする。こうして、スパッタさ
れたターゲットから飛散した粒子は、蒸発物質からの蒸
発粒子と同様に基板13へ向い飛行する。
蒸発物質からの蒸発粒子及びスパッタされたターゲッ
ト16からの粒子は広がりを持って基板13の側へ向かって
飛行するが、その一部及び前記導入ガスはフィラメント
８より放出された熱電子との衝突によって外殻電子が弾
き出され、正イオンにイオン化される。
ト16からの粒子は広がりを持って基板13の側へ向かって
飛行するが、その一部及び前記導入ガスはフィラメント
８より放出された熱電子との衝突によって外殻電子が弾
き出され、正イオンにイオン化される。
このように、一部イオン化された蒸発粒子、及びター
ゲット16からの粒子はグリッド10を通過するが、その
際、前述したように、グリッド10の近傍において上下に
振動運動する熱電子、及び前記イオン化された導入ガス
との衝突により、正イオンにイオン化されイオン化率が
高められる。
ゲット16からの粒子はグリッド10を通過するが、その
際、前述したように、グリッド10の近傍において上下に
振動運動する熱電子、及び前記イオン化された導入ガス
との衝突により、正イオンにイオン化されイオン化率が
高められる。
そして、このようにして正イオンにイオン化された蒸
発粒子及びスパッタ粒子は、グリッド10から対電極12に
向かう電界の作用により基板13に向かって加速され、基
板13に高エネルギーを持って衝突付着し、これによっ
て、基板表面に非常に密着性の良い薄膜が形成される。
発粒子及びスパッタ粒子は、グリッド10から対電極12に
向かう電界の作用により基板13に向かって加速され、基
板13に高エネルギーを持って衝突付着し、これによっ
て、基板表面に非常に密着性の良い薄膜が形成される。
また、フィラメント８により放出された熱電子は、最
終的にはその大部分がグリッド10に吸収され、一部の熱
電子はグリッド10を通過するが、グリッド10と基板13の
間で、前記電界の作用によって減速されるので、仮に基
板13に到達しても基板13を加熱するには到らない。
終的にはその大部分がグリッド10に吸収され、一部の熱
電子はグリッド10を通過するが、グリッド10と基板13の
間で、前記電界の作用によって減速されるので、仮に基
板13に到達しても基板13を加熱するには到らない。
以上のように、第２図に示す構成の薄膜形成装置にお
いては、蒸発粒子及びスパッタ粒子のイオン化率が極め
て高いため、真空槽内に活性ガスを単独で、あるいは不
活性ガスと共に導入して成膜を行うことにより、蒸発粒
子及びスパッタ粒子と活性ガスとを化合させ、この化合
により化合物薄膜を形成する場合にも、所望の物性を有
する薄膜を容易に得ることができる。
いては、蒸発粒子及びスパッタ粒子のイオン化率が極め
て高いため、真空槽内に活性ガスを単独で、あるいは不
活性ガスと共に導入して成膜を行うことにより、蒸発粒
子及びスパッタ粒子と活性ガスとを化合させ、この化合
により化合物薄膜を形成する場合にも、所望の物性を有
する薄膜を容易に得ることができる。
尚、真空槽内のガスのイオン化には、フィラメント８
による熱電子が有効に寄与するので、10-4Torr以下の圧
力の高真空下においてもスパッタ粒子のイオン化が可能
であり、このため、薄膜の構造も極めて緻密なものとす
ることが可能であり、通常、薄膜の密度はバルクの密度
よりも小さいとされているが、本発明の薄膜形成装置に
よれば、バルクの密度に極めて近い密度が得られること
も大きな特徴の一つである。さらに、このような高度の
真空下で成膜を行えることにより、薄膜中へのガス分子
の取り込みを極めて少なくすることができ、高純度の薄
膜を得ることが可能となる。すなわち、本発明の薄膜形
成装置は、磁性合金薄膜や多元化合物薄膜の形成に適し
ている。なかでも、微量元素の存在により特性が変化す
るITOなどの半導体薄膜の形成に適している。さらに、
絶縁物のスパッタリングも可能なため、酸化亜鉛膜中へ
のアルミニウムのドープのように、ターゲット表面に絶
縁被膜が形成されるような反応性成膜についても有効で
ある。
による熱電子が有効に寄与するので、10-4Torr以下の圧
力の高真空下においてもスパッタ粒子のイオン化が可能
であり、このため、薄膜の構造も極めて緻密なものとす
ることが可能であり、通常、薄膜の密度はバルクの密度
よりも小さいとされているが、本発明の薄膜形成装置に
よれば、バルクの密度に極めて近い密度が得られること
も大きな特徴の一つである。さらに、このような高度の
真空下で成膜を行えることにより、薄膜中へのガス分子
の取り込みを極めて少なくすることができ、高純度の薄
膜を得ることが可能となる。すなわち、本発明の薄膜形
成装置は、磁性合金薄膜や多元化合物薄膜の形成に適し
ている。なかでも、微量元素の存在により特性が変化す
るITOなどの半導体薄膜の形成に適している。さらに、
絶縁物のスパッタリングも可能なため、酸化亜鉛膜中へ
のアルミニウムのドープのように、ターゲット表面に絶
縁被膜が形成されるような反応性成膜についても有効で
ある。
以上説明したように、本発明の薄膜形成装置によれ
ば、基板に対して極めて強い密着性を持った薄膜を形成
することができる。また、蒸発物質やスパッター粒子が
イオン化し、電気的に高いエネルギー（電子・イオン温
度）を有するので、反応性を必要とする成膜、結晶化を
必要とする成膜を温度（反応温度、結晶化温度）という
熱エネルギーを与えずに実現できるので低温成膜が可能
となり、従って、耐熱性の弱いプラスチックスなどをも
基板として使用することができる。また、スパッタ用の
ターゲットの母材として絶縁性の物質を用いることも可
能であり、更に、ターゲットの表面上に絶縁性の被膜が
生成するような反応性成膜にも有効である。また、Fe−
Ni磁性体合金膜等の多元系薄膜の形成を有効に行うこと
ができる。特に、ITO膜形成時の酸化インジウム膜中へ
の錫のドーピングや、酸化亜鉛膜中へのアルミニウムの
ドーピングなど、薄膜の特性に大きく影響する微量元素
の薄膜中へのドーピングをも効果的に行うことができ
る。
ば、基板に対して極めて強い密着性を持った薄膜を形成
することができる。また、蒸発物質やスパッター粒子が
イオン化し、電気的に高いエネルギー（電子・イオン温
度）を有するので、反応性を必要とする成膜、結晶化を
必要とする成膜を温度（反応温度、結晶化温度）という
熱エネルギーを与えずに実現できるので低温成膜が可能
となり、従って、耐熱性の弱いプラスチックスなどをも
基板として使用することができる。また、スパッタ用の
ターゲットの母材として絶縁性の物質を用いることも可
能であり、更に、ターゲットの表面上に絶縁性の被膜が
生成するような反応性成膜にも有効である。また、Fe−
Ni磁性体合金膜等の多元系薄膜の形成を有効に行うこと
ができる。特に、ITO膜形成時の酸化インジウム膜中へ
の錫のドーピングや、酸化亜鉛膜中へのアルミニウムの
ドーピングなど、薄膜の特性に大きく影響する微量元素
の薄膜中へのドーピングをも効果的に行うことができ
る。
第１図は本発明の第１の構成の一実施例を示す薄膜形成
装置の概略的構成図、第２図は本発明の第２の構成の一
実施例を示す薄膜形成装置の概略的構成図、第３図は第
２図に示す構成の薄膜形成装置の蒸発源とターゲットを
基板の側からみたときの配置状態を示す図である。 １……ベースプレート、２……ベルジャー、3,5,7,9,11
……支持体兼用電極、４……蒸発源、６……ターゲット
電極、８……フィラメント、10……グリッド、12……対
電極、13……基板、16……ターゲット、17……蒸発用電
源、18,19……直流電源、20……高周波電源、21……パ
ッキング。
装置の概略的構成図、第２図は本発明の第２の構成の一
実施例を示す薄膜形成装置の概略的構成図、第３図は第
２図に示す構成の薄膜形成装置の蒸発源とターゲットを
基板の側からみたときの配置状態を示す図である。 １……ベースプレート、２……ベルジャー、3,5,7,9,11
……支持体兼用電極、４……蒸発源、６……ターゲット
電極、８……フィラメント、10……グリッド、12……対
電極、13……基板、16……ターゲット、17……蒸発用電
源、18,19……直流電源、20……高周波電源、21……パ
ッキング。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−180971（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−180972（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58
Claims (2)
- 【請求項１】活性ガス若しくは不活性ガス、あるいはこ
れら両者の混合ガスが導入される真空槽と、この真空槽
内において基板を保持する対電極と、上記真空槽内に配
置されターゲットを上記基板に対向するように保持する
ターゲット電極と、このターゲット電極に保持されたタ
ーゲットと、上記ターゲットと上記対電極との間に配備
され、ターゲットからの粒子を通過させうるグリッド
と、このグリッドとターゲットとの間に配置され、ター
ゲットからの粒子の一部をイオン化するためのフィラメ
ントと、上記グリッドの電位を上記対電極及びフィラメ
ントの電位に対して正電位とする手段と、上記ターゲッ
ト電極に高周波電圧を印加する手段とを有することを特
徴とする薄膜形成装置。 - 【請求項２】活性ガス若しくは不活性ガス、あるいはこ
れら両者の混合ガスが導入される真空槽と、この真空槽
内において蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、上記
真空槽内に配置され基板を上記蒸発源に対向するように
保持する対電極と、上記蒸発源と上記対電極との間に配
備され蒸発物質を通過させうるグリッドと、このグリッ
ドと上記蒸発源との間に配置され蒸発物質の一部をイオ
ン化するためのフィラメントと、このフィラメントより
蒸発源側に配置されターゲットを保持するターゲット電
極と、このターゲット電極に保持されたスパッタ用のタ
ーゲットと、上記グリッドの電位を上記対電極及びフィ
ラメントの電位に対して正電位とする手段と、上記ター
ゲット電極に高周波電圧を印加する手段とを有すること
を特徴とする薄膜形成装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1278147A JP2834797B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | 薄膜形成装置 |
| US07/602,109 US5427668A (en) | 1989-10-25 | 1990-10-22 | Thin film deposition system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1278147A JP2834797B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03140463A JPH03140463A (ja) | 1991-06-14 |
| JP2834797B2 true JP2834797B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=17593246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1278147A Expired - Lifetime JP2834797B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | 薄膜形成装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5427668A (ja) |
| JP (1) | JP2834797B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5961793A (en) * | 1996-10-31 | 1999-10-05 | Applied Materials, Inc. | Method of reducing generation of particulate matter in a sputtering chamber |
| TW358964B (en) | 1996-11-21 | 1999-05-21 | Applied Materials Inc | Method and apparatus for improving sidewall coverage during sputtering in a chamber having an inductively coupled plasma |
| US6451179B1 (en) | 1997-01-30 | 2002-09-17 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for enhancing sidewall coverage during sputtering in a chamber having an inductively coupled plasma |
| US6599399B2 (en) | 1997-03-07 | 2003-07-29 | Applied Materials, Inc. | Sputtering method to generate ionized metal plasma using electron beams and magnetic field |
| US6042700A (en) * | 1997-09-15 | 2000-03-28 | Applied Materials, Inc. | Adjustment of deposition uniformity in an inductively coupled plasma source |
| US6023038A (en) * | 1997-09-16 | 2000-02-08 | Applied Materials, Inc. | Resistive heating of powered coil to reduce transient heating/start up effects multiple loadlock system |
| US6368678B1 (en) | 1998-05-13 | 2002-04-09 | Terry Bluck | Plasma processing system and method |
| US6101972A (en) * | 1998-05-13 | 2000-08-15 | Intevac, Inc. | Plasma processing system and method |
| GB2346155B (en) | 1999-01-06 | 2003-06-25 | Trikon Holdings Ltd | Sputtering apparatus |
| JP4252328B2 (ja) * | 2003-02-20 | 2009-04-08 | 株式会社リコー | 回転体、定着装置、定着方法及び画像形成装置 |
| CN102011101B (zh) * | 2009-09-04 | 2013-06-05 | 清华大学 | 金刚石薄膜的生长装置 |
| IL281747B2 (en) * | 2021-03-22 | 2024-04-01 | N T Tao Ltd | System and method for creating plasma with high efficiency |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USB311264I5 (ja) * | 1964-12-31 | 1900-01-01 | ||
| US3372071A (en) * | 1965-06-30 | 1968-03-05 | Texas Instruments Inc | Method of forming a small area junction semiconductor |
| US3583361A (en) * | 1969-12-18 | 1971-06-08 | Atomic Energy Commission | Ion beam deposition system |
| US3713911A (en) * | 1970-05-26 | 1973-01-30 | Westinghouse Electric Corp | Method of delineating small areas as in microelectronic component fabrication |
| FR2443085A1 (fr) * | 1978-07-24 | 1980-06-27 | Thomson Csf | Dispositif de microlithographie par bombardement electronique |
| JPS5845892B2 (ja) * | 1980-06-23 | 1983-10-13 | 大阪真空化学株式会社 | スパツタ蒸着装置 |
| US4504558A (en) * | 1980-07-10 | 1985-03-12 | International Business Machines Corporation | Method of compensating the proximity effect in electron beam projection systems |
| JPS58153776A (ja) * | 1982-03-05 | 1983-09-12 | Citizen Watch Co Ltd | 装飾部品の製造方法およびそれに用いるイオンプレ−テイング装置 |
| US4520269A (en) * | 1982-11-03 | 1985-05-28 | International Business Machines Corporation | Electron beam lithography proximity correction method |
| US4717644A (en) * | 1982-12-20 | 1988-01-05 | International Business Machines Corporation | Hybrid electron beam and optical lithography method |
| EP0178156B1 (en) * | 1984-10-09 | 1991-07-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of drawing a desired pattern on a target through exposure thereof with an electron beam |
| DE3790317T (ja) * | 1986-06-18 | 1988-06-23 | ||
| US4960072A (en) * | 1987-08-05 | 1990-10-02 | Ricoh Company, Ltd. | Apparatus for forming a thin film |
-
1989
- 1989-10-25 JP JP1278147A patent/JP2834797B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-10-22 US US07/602,109 patent/US5427668A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5427668A (en) | 1995-06-27 |
| JPH03140463A (ja) | 1991-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2834797B2 (ja) | 薄膜形成装置 | |
| US5133849A (en) | Thin film forming apparatus | |
| US4854265A (en) | Thin film forming apparatus | |
| JPH0153351B2 (ja) | ||
| JP2843125B2 (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPH03104881A (ja) | 鉄‐窒化鉄薄膜形成方法 | |
| JPH0216380B2 (ja) | ||
| JP2768960B2 (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPH03219077A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JP2971541B2 (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JP3174313B2 (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JP2716715B2 (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPH0250954A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPH02159369A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JP3081259B2 (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JP2549398B2 (ja) | 二酸化硅素薄膜の成膜方法 | |
| JPH02285070A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPH04221066A (ja) | 薄膜蒸着装置 | |
| JPH04165065A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPH02258972A (ja) | 範膜形成装置 | |
| JPH03291372A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPS6386866A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPH03153866A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPH03271368A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPS63192862A (ja) | 薄膜形成装置 |