JP3074852B2 - Thin film forming equipment - Google Patents

Thin film forming equipment

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JP3074852B2 JP03277162A JP27716291A JP3074852B2 JP 3074852 B2 JP3074852 B2 JP 3074852B2 JP 03277162 A JP03277162 A JP 03277162A JP 27716291 A JP27716291 A JP 27716291A JP 3074852 B2 JP3074852 B2 JP 3074852B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、プラズマCVDとイ
オンビーム照射との組み合わせにより薄膜を形成する薄
膜形成装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film forming apparatus for forming a thin film by a combination of plasma CVD and ion beam irradiation.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の薄膜形成装置の従来例を図3に
示す。この装置は、所定の真空度(例えば10-4Tor
r台)に保持した真空容器2内にマイクロ波14を導入
してマイクロ波放電によってプラズマ(図示省略)を発
生させ、これによって真空容器2内に導入した反応ガス
10を活性化して基板6の表面に薄膜を形成する(これ
をプラズマCVDと言う)と共に、イオン源16から引
き出したイオンビーム24を成膜中の基板6の表面に照
射することにより、基板6の表面に薄膜を形成するよう
構成されている。4は基板6を保持するホルダ、8はガ
ス導入口、12はマイクロ波導入窓である。イオン源1
6は、プラズマ20を作るプラズマ生成部18およびそ
こから電界の作用でイオンビーム24を引き出す引出し
電極系22を備えている。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a conventional example of this type of thin film forming apparatus. This apparatus has a predetermined degree of vacuum (for example, 10 −4 Torr).
The microwave 14 is introduced into the vacuum vessel 2 held in the vacuum vessel 2 to generate plasma (not shown) by microwave discharge, thereby activating the reaction gas 10 introduced into the vacuum vessel 2 and A thin film is formed on the surface of the substrate 6 by forming a thin film on the surface (this is called plasma CVD) and irradiating the surface of the substrate 6 being formed with an ion beam 24 extracted from the ion source 16. It is configured. 4 is a holder for holding the substrate 6, 8 is a gas introduction port, and 12 is a microwave introduction window. Ion source 1
6 is provided with a plasma generation unit 18 for generating a plasma 20 and an extraction electrode system 22 for extracting an ion beam 24 by the action of an electric field therefrom.

【0003】このようにプラズマCVDとイオンビーム
照射とを組み合わせることにより、イオンビーム24の
エネルギーを利用して化学反応を促進させることがで
き、それによって低温で薄膜を形成することができるよ
うになる。
[0003] By combining plasma CVD and ion beam irradiation in this manner, a chemical reaction can be promoted by utilizing the energy of the ion beam 24, whereby a thin film can be formed at a low temperature. .

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記薄膜形
成装置においては、マイクロ波放電によるプラズマ生成
領域およびイオンビーム照射方向が限られており、その
ため、平板状の基板6の表面、即ち平面に対しては薄膜
を均一に形成することができるが、立体構造の基体の表
面に三次元で均一に薄膜を形成することができないとい
う問題がある。
However, in the above-mentioned thin film forming apparatus, the plasma generation region by microwave discharge and the direction of ion beam irradiation are limited. However, although a thin film can be formed uniformly, there is a problem that a thin film cannot be uniformly formed in three dimensions on the surface of a three-dimensionally structured base.

【0005】そこでこの発明は、プラズマCVDとイオ
ンビーム照射との組み合わせにより薄膜を形成する装置
であって、しかも三次元での薄膜形成を可能にした薄膜
形成装置を提供することを主たる目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus for forming a thin film by a combination of plasma CVD and ion beam irradiation, and a main object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus capable of forming a three-dimensional thin film. .

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の薄膜形成装置は、真空に排気されると共
に反応ガスが導入される真空容器と、この真空容器内に
収納される基体を取り囲むように配置されていて当該基
体に向けてイオンビームを照射する複数のイオン源と、
前記真空容器内であってイオン源間に位置するように配
置された高周波またはマイクロ波放射用の複数のアンテ
ナと、前記基体を真空容器内で回転させる基体回転機構
とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a thin film forming apparatus according to the present invention comprises a vacuum vessel which is evacuated to a vacuum and into which a reaction gas is introduced, and a base housed in the vacuum vessel. A plurality of ion sources arranged to surround and irradiate the substrate with an ion beam,
It is characterized by comprising a plurality of antennas for high-frequency or microwave radiation arranged so as to be located in the vacuum vessel and between the ion sources, and a substrate rotating mechanism for rotating the substrate in the vacuum container. .

【0007】[0007]

【作用】上記構成によれば、基体に対して複数方向から
のプラズマCVDによる薄膜形成とイオンビーム照射と
を行うことができ、しかも基体を回転させることができ
るので、三次元での薄膜形成が可能になる。
According to the above construction, a thin film can be formed on a substrate by plasma CVD and ion beam irradiation can be performed from a plurality of directions, and the substrate can be rotated. Will be possible.

【0008】[0008]

【実施例】図1は、この発明の一実施例に係る薄膜形成
装置を示す縦断面図である。図2は、図1の装置の横断
面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the device of FIG.

【0009】この薄膜形成装置は、図示しない真空排気
装置によって真空に排気されると共に、ガス導入口42
から所要の反応ガス44が導入される真空容器32を備
えている。この真空容器32内には、この実施例では、
多数の基体40を保持する円筒状で回転式のホルダ34
が設けられており、これを回転軸36を介して外部のモ
ータ38で例えば矢印Aのように回転させるようにして
おり、これによって基体回転機構を構成している。
This thin film forming apparatus is evacuated to a vacuum by a vacuum exhaust device (not shown) and a gas inlet 42
And a vacuum vessel 32 into which a required reaction gas 44 is introduced. In this embodiment, in this vacuum container 32,
A cylindrical and rotary holder 34 for holding a large number of substrates 40
Is rotated by an external motor 38 via a rotary shaft 36 as shown by an arrow A, for example, thereby constituting a substrate rotating mechanism.

【0010】基体40は、図示例のものは例えばドリ
ル、ホブ等の工具を意識して書いているが、特定のもの
に限定されない。
[0010] The base 40 is written with a tool such as a drill or a hob in mind in the illustrated example, but is not limited to a specific one.

【0011】真空容器32には、その内部に収納される
基体40を取り囲むように、即ちこの例ではホルダ34
を取り囲むように、複数の(この例では四つの)上下に
長いイオン源46が取り付けられている。各イオン源4
6は、プラズマ50を作るプラズマ生成部48およびそ
こから電界の作用でイオンビーム54を引き出す引出し
電極系52を備えており、それから引き出したイオンビ
ーム54をホルダ34に取り付けられた基体40に向け
て照射することができる。但し、各イオン源46の構成
は図示例のようなものに限定されない。
[0011] The vacuum vessel 32 is provided so as to surround the substrate 40 accommodated therein, that is, in this example, a holder 34 is provided.
, A plurality of (four in this example) vertically long ion sources 46 are attached. Each ion source 4
6 includes a plasma generating section 48 for generating a plasma 50 and an extraction electrode system 52 for extracting an ion beam 54 by the action of an electric field therefrom. The extracted ion beam 54 is directed toward the base 40 attached to the holder 34. Can be irradiated. However, the configuration of each ion source 46 is not limited to that shown in the illustrated example.

【0012】更にこの真空容器32内には、高周波また
はマイクロ波放射用の上下に長い4本のアンテナ56
が、各イオン源46間に位置するように配置されてい
る。この各アンテナ56には、整合回路58を介して、
高周波電源60から高周波電力が供給される。但し、高
周波電源60の代わりにマイクロ波電源を用いて各アン
テナ56にマイクロ波を供給するようにしても良い。ま
た各アンテナ56の形状等は図示例のようなものに限定
されない。
Further, inside the vacuum vessel 32, four vertically long antennas 56 for radiating high frequency or microwave are provided.
Are arranged between the respective ion sources 46. Each of the antennas 56 is connected via a matching circuit 58 to
High frequency power is supplied from the high frequency power supply 60. However, microwaves may be supplied to each antenna 56 using a microwave power supply instead of the high frequency power supply 60. Further, the shape and the like of each antenna 56 are not limited to those shown in the illustrated example.

【0013】この薄膜形成装置の動作例を説明すると、
真空容器32内を真空排気すると共にそこにガス導入口
42から所要の反応ガス44を導入して真空容器32内
を所定の真空度(例えば10-4Torr台)に保持して
おき、モータ38によってホルダ34およびそれに取り
付けられた基体40を矢印Aのように回転させながら、
高周波電源60(またはマイクロ波電源)から各アンテ
ナ56に高周波電力(またはマイクロ波電力)を供給す
ると、高周波放電(またはマイクロ波放電)によって、
各アンテナ56の周りにプラズマが作られ、これによっ
て真空容器32内に導入した反応ガス44が活性化され
て基体40の表面に薄膜が形成される。これと共に、各
イオン源46からイオンビーム54を引き出してそれを
成膜中の基体40に照射する。
An operation example of the thin film forming apparatus will be described.
The inside of the vacuum vessel 32 is evacuated and a required reaction gas 44 is introduced from a gas inlet 42 to maintain the inside of the vacuum vessel 32 at a predetermined degree of vacuum (for example, on the order of 10 -4 Torr). While rotating the holder 34 and the base 40 attached thereto as shown by the arrow A,
When high-frequency power (or microwave power) is supplied from the high-frequency power supply 60 (or microwave power supply) to each antenna 56, high-frequency discharge (or microwave discharge)
A plasma is generated around each antenna 56, whereby the reaction gas 44 introduced into the vacuum chamber 32 is activated, and a thin film is formed on the surface of the base 40. At the same time, an ion beam 54 is extracted from each ion source 46 and irradiated onto the substrate 40 during film formation.

【0014】このようなプラズマCVDとイオンビーム
照射とを組み合わせることにより、イオンビーム54の
エネルギーを利用して化学反応を促進させることがで
き、それによって低温で薄膜を形成することができる。
また、プラズマCVDによって作られる膜と反応するイ
オンから成るイオンビーム54を用いることによって、
両者の化合物膜を形成することもできる。
By combining such plasma CVD and ion beam irradiation, the chemical reaction can be promoted by utilizing the energy of the ion beam 54, whereby a thin film can be formed at a low temperature.
Further, by using an ion beam 54 composed of ions that react with a film formed by plasma CVD,
Both compound films can also be formed.

【0015】例えば、反応ガス44にシラン(Si
4 )ガスを用い、イオンビーム54にシリコンイオン
ビームまたは不活性ガスイオンビームを用いることによ
り、基体40の表面にシリコン膜を形成することができ
る。あるいは、反応ガス44にジボラン(B26 )ガ
スを用い、イオンビーム54に窒素イオンビームを用い
ることにより、基体40の表面に窒化ホウ素(BN)膜
を形成することができる。
For example, silane (Si
By using a H 4 ) gas and a silicon ion beam or an inert gas ion beam as the ion beam 54, a silicon film can be formed on the surface of the substrate 40. Alternatively, a diborane (B 2 H 6 ) gas is used as the reaction gas 44 and a nitrogen ion beam is used as the ion beam 54, whereby a boron nitride (BN) film can be formed on the surface of the base 40.

【0016】しかもこの薄膜形成装置では、複数方向
(この例では四方向)からのプラズマCVDによる膜形
成とイオンビーム照射とを行うことができ、しかも基体
40を回転させることができるので、三次元での薄膜形
成が可能であり、その結果、立体構造の基体に対しても
三次元で均一に薄膜を形成することができる。
In addition, in this thin film forming apparatus, film formation by plasma CVD and ion beam irradiation from a plurality of directions (four directions in this example) can be performed, and the substrate 40 can be rotated. Thus, a thin film can be uniformly formed in three dimensions even on a substrate having a three-dimensional structure.

【0017】なお、真空容器32内への反応ガス44の
導入は、この実施例のようにガス導入口42から行って
も良いし、イオン源46に導入したイオン源ガスが真空
容器32内に流出するのを利用しても良いし、両者を併
用しても良い。
The introduction of the reaction gas 44 into the vacuum vessel 32 may be performed through the gas inlet 42 as in this embodiment, or the ion source gas introduced into the ion source 46 may be introduced into the vacuum vessel 32. The outflow may be used, or both may be used in combination.

【0018】また、基体の形状等によっては、例えば基
体自体が円筒状をしている等の場合は、ホルダ34を用
いずに回転軸36およびモータ38によって直接当該基
体を真空容器32内で回転させるようにしても良い。ま
た、真空容器32内で基体を回転(自転)させる、ある
いは公転させる、あるいは自公転の両方を行うような基
体回転機構を設けても良い。
Depending on the shape of the substrate, for example, when the substrate itself has a cylindrical shape, the substrate is directly rotated in the vacuum vessel 32 by the rotating shaft 36 and the motor 38 without using the holder 34. You may make it do. Further, a substrate rotating mechanism may be provided that rotates (spins), revolves, or performs both rotations in the vacuum chamber 32.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、複数方
向からプラズマCVDによる膜形成とイオンビーム照射
とを行うことができ、しかも基体を回転させることがで
きるので、三次元での薄膜形成が可能であり、その結
果、立体構造の基体に対しても三次元で均一に薄膜を形
成することができるようになる。
As described above, according to the present invention, film formation by plasma CVD and ion beam irradiation can be performed from a plurality of directions, and the substrate can be rotated. As a result, a thin film can be uniformly formed in three dimensions even on a substrate having a three-dimensional structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の一実施例に係る薄膜形成装置を示
す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a thin film forming apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】 図1の装置の横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the device of FIG.

【図3】 従来の薄膜形成装置の一例を示す縦断面図で
ある。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional thin film forming apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

32 真空容器 34 ホルダ 36 回転軸 38 モータ 40 基体 44 反応ガス 46 イオン源 54 イオンビーム 56 アンテナ 32 Vacuum container 34 Holder 36 Rotation axis 38 Motor 40 Substrate 44 Reaction gas 46 Ion source 54 Ion beam 56 Antenna

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 H01L 21/31 JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 16/00-16/56 H01L 21/205 H01L 21/31 JICST file (JOIS)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 真空に排気されると共に反応ガスが導入
される真空容器と、この真空容器内に収納される基体を
取り囲むように配置されていて当該基体に向けてイオン
ビームを照射する複数のイオン源と、前記真空容器内で
あってイオン源間に位置するように配置された高周波ま
たはマイクロ波放射用の複数のアンテナと、前記基体を
真空容器内で回転させる基体回転機構とを備えることを
特徴とする薄膜形成装置。
1. A vacuum vessel, which is evacuated to a vacuum and into which a reaction gas is introduced, and a plurality of vacuum vessels arranged to surround a substrate housed in the vacuum vessel and irradiating the substrate with an ion beam. An ion source, a plurality of antennas for high-frequency or microwave radiation arranged in the vacuum vessel so as to be located between the ion sources, and a substrate rotating mechanism for rotating the substrate in the vacuum container. A thin film forming apparatus characterized by the above-mentioned.
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