JPH01242773A - 化合物薄膜の製造方法とその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、Ａ’ｌＮ、Ｔ　ｉ　Ｎ、ＢＮ、Ｓ’ｉ　Ｃ
。

Ｓ’Ｉ　Ｏ！　、　Ｓ　ｉｓ　Ｎａ等の化合物薄膜の製
造方法とその製造装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、酸化物、窒化物、炭化物等の化合物薄膜を作
成するために、熱反応によって薄膜を作成するＣＶＤ法
またはプラズマを利用した反応によって薄Ｆｌを作成す
るプラズマＣＶＤ法が用いられている。

また、イオンブレーティング法等のＰＶＤ法も薄膜の作
成のために広く用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

熱反応を利用したＣＶＤ法は、基材を高温度（５００〜
１０００°Ｃ）に加熱するため、耐熱性の低い基材には
適用できず、基材の種類に制限を受けるという問題があ
る。

また、ＣＶＤ法は原料ガスの気相反応を利用して基材表
面に固体を析出させ薄膜を形成するものであるため、膜
中に取りこまれる不純物ガスが多く、このため膜質を悪
化させるという欠点がある。

さらに、プラズマＣＶＤ法では、粒子のエネル。

ギーが高いため（数百ｅｖ以上）、膜内に欠陥部が形成
されやすい。

ＰＶ’Ｄ法の場合も、プラズマＣＶＤ法と同様に膜内に
欠陥を生じやすいという欠点がある。

したがって、この発明の目的は、照射されるイオンのエ
ネルギーが小さく膜内の損傷を低減することができ、し
かも低温成膜が可能で高い膜質の化合物′ｐｉ膜を得る
ことができる化合物Ｆｌｌｔｌｉの製造方法とその製造
装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の化谷物薄膜の製造方法は、金属の真空蒸着と
イオン照射との併用により基材の表面に化合物薄膜を作
成するものであって、前記イオンとして、電子サイクロ
トロン共鳴を利用して生成した低エネルギーイオンを用
いるものである。

また、この発明の化合物薄膜の製造方法に使用する製造
装置は、真空チャンバと、この真空チャンバに付設され
電子サイクロトロン共鳴を利用して生成した低エネルギ
ーイオンを前記真空チャンバ内に引き出すイオン源と、
前記真空チャンバ内に設けられ金属を蒸発させる蒸発源
と、前記真空チャンバ内に設けられ前記低エネルギーイ
オンが照射されかつ前記蒸発源から蒸発した金属が蒸着
される基板を取付けた基板ホルダとを備えたものである
。

〔作用〕

この発明によれば、電子サイクロトロン共鳴を利用して
生成した低エネルギーイオンを金属の７着と同時または
交互に基材に照射して、所定の化合物薄膜を形成するた
め、照射されるイオンのエネルギーがきわめて小さく、
したがって膜内の損傷を少なくすることができる。また
、低温成膜が可能であるため、基材の材質に一１約を受
けることがなく、種々の基材が使用可能となる。

また、従来のＣＶＤ法におけるように、膜内に不純物が
混入するおそれがなく、膜質を低下させることがない。

加えて、イオン照射量および金属蒸着量の制御が可能で
あるため、化合物薄膜の組成制御が容品である。すなわ
ち、金属蒸着量は、金属の加熱層電源の電力または金属
材料の蒸発源への供給速度を調整することにより節単に
制御することができる。また、イオン源から引き出され
た照射イオン量はイオン源へ供給するガスの圧力や流量
、マイクロ波の投入パワー、磁場のパワーおよびイオン
源の引き出し口に設けた引き出し電極により制御するこ
とができる。これらの制御により金属Ｎ／イオン量が適
切な割合になり、目的とする組成、厚さの薄膜を簡単に
得ることができる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例における化合物薄膜の製造
装置を示す概略断面図である。同図において、１は真空
チャンバであり、この真空チャンバ１内は排気口２から
排気されて高真空雰囲気に保たれている。３はこの真空
チャンバ１に付設したイオン源であり、プラズマ生成室
４のイオン引き出し口５が真空チャンバ１に臨んでいる
。プラズマ生成室４にはマイクロ波を導入する導波管６
およびガス導入管７が接続され、さらに周囲には磁気コ
イル８が配置される。

一方、真空チャンバ１内には、その下部に蒸発源９が設
けられる。この蒸発源９の熱源には、蒸発物の輸送が真
空チャンバ１内のプラズマの影ＩＳを受けることが少な
い抵抗加熱方式のヒータを使用する。また、真空チャン
バ１の上部には下向きに傾斜した基材ホルダ１０が設け
られ、この基材ホルダＩＯの前面には基材１１が取付け
られる。

また、１２は膜厚モニタである。

蒸発源９の近傍には、長い線材で構成されコイル状に巻
回した特定の金属からなる１発材料１３が配置され、こ
の蒸発材料１３を蒸発ｔＡ９に繰り出して先端部から順
に蒸発させていく。

基材１１の表面への成膜にあたっては、真空チャンバｌ
内を高真空状態に排気したのち、イオンｔＡ３にガス導
入管７より必要圧力程度の原料ガスを導入し、イオンを
イオン源３から引き出す（第１図にイオンを矢印で示す
）。すなわち、イオン源３のプラズマ生成室４内には、
導波管６よりマイクロ波が、またガス導入管７より窒素
ガス等が導入され、プラズマ生成室４の周囲に配置した
磁気コイル８によってプラズマ生成室４内に電子サイク
ロトロン共鳴条件を満たす磁界を形成するとともに、真
空チャンバ１内においてイオン引き出し用の発散磁界を
形成させる。

イオンの照射量およびエネルギーはガス圧、ガス流量、
マイクロ波の投入パワー、磁場のパワーおよびイオン源
３のイオン引き出し口に設けた引き出し電極（図示せず
）により制御する。一方、蒸発ａ９にはコイル状の蒸発
材料１３を繰り出してヒータにより蒸発させる。このと
き、金属の蒸発速度はヒータの熱量または蒸発材料Ｉ３
の送り速度で決定する。両者の制御により基材１１の表
面に適切な金属／イオンを適切な割合に調整された薄膜
を生成させることができる。このとき、薄膜の厚さは基
材１１の近くに設けた膜厚モニタ１２によりモニタする
。

なお、基材１１は必要に応して加熱または冷却するよう
にしてもよい。

前記蒸発源９は、第２図に示すように、蒸発物取り出し
穴１４を有する冷却板１５で被覆するのが蒸発源９から
の不必要な熱輻射を抑制し、基材１１を低温に保持する
うえで好ましい。冷却板１５は冷却水を通す水冷管１６
をカバー材の外面に密着して付設したものである。

また、第１図に示すように、基材ホルダ１０が蒸発源９
に対して傾斜して配置されている場合、この基材ホルダ
１０を回転させても、膜厚が均一に形成されないおそれ
があるため、第３図に示すように、複数の蒸発源９ａ、
９ｂ、９ｃを並設し、各蒸発源のヒータへの供給電力ま
たは蒸発材料１３の送り速度を制御することにより蒸発
分布の均一性を改善することができる。このとき、蒸発
分布の均一性は膜厚モニタ１２にてモニタする。

〔発明の効果〕

この発明によれば、電子サイクロトロン共鳴を利用して
生成した低エネルギーイオンを基材に照射して金属の蒸
着とともに所定の化合物薄膜を形成するため、照射され
るイオンのエネルギーが小さく、したがって膜内の損傷
を少なくすることができる。また、低温成膜が可能であ
るため、基材の材質に制約を受けることがなく、種々の
基材が使用可能となる。

また、膜内に不純物が混入するおそれがなく、膜質を低
下させることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における化合物薄膜の製造
装置を示す概略断面図、第２図は蒸発源の他の例を示す
断面図、第３図はさらに他の例を示す断面図である。 １−真空チャンバ、３・−イオン源、４−プラズマ生成
室、９．９ａ〜９ｃ−蒸発源、ｌ〇−基材ホルダ、１１
・−・基材、１２−膜厚モニタ、１３−蒸発材料、１５
−冷却板 第　１　図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高真空雰囲気下で、金属の真空蒸着とイオン照射
   とを併用して基材の表面に化合物薄膜を作成する化合物
   薄膜の製造方法であって、 前記イオンが電子サイクロトロン共鳴を利用して生成し
   た低エネルギーイオンであることを特徴とする化合物薄
   膜の製造方法。
2. （２）真空チャンバと、この真空チャンバに付設され電
   子サイクロトロン共鳴を利用して生成した低エネルギー
   イオンを前記真空チャンバ内に引き出すイオン源と、前
   記真空チャンバ内に設けられ金属を蒸発させる蒸発源と
   、前記真空チャンバ内に設けられ前記低エネルギーイオ
   ンが照射されかつ前記蒸発源から蒸発した金属が蒸着さ
   れる基板を取付けた基板ホルダとを備えた化合物薄膜の
   製造装置。