JPH0215630B2 - - Google Patents
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- JPH0215630B2 JPH0215630B2 JP23558383A JP23558383A JPH0215630B2 JP H0215630 B2 JPH0215630 B2 JP H0215630B2 JP 23558383 A JP23558383 A JP 23558383A JP 23558383 A JP23558383 A JP 23558383A JP H0215630 B2 JPH0215630 B2 JP H0215630B2
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- Japan
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- vapor
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 45
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 22
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 claims description 7
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Classifications
-
- 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
- C23C14/221—Ion beam deposition
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、薄膜蒸着装置に関し、特にクラスタ
イオンビーム蒸着法により薄膜を蒸着形成する場
合のクラスタの基板への衝突角度の制御の改良に
関するものである。
イオンビーム蒸着法により薄膜を蒸着形成する場
合のクラスタの基板への衝突角度の制御の改良に
関するものである。
一般に、クラスタイオンビーム蒸着法による薄
膜蒸着方法は、真空槽内において、基板に蒸着す
べき物質の蒸気を噴出して該蒸気中の多数の原子
が緩く結合したクラスタ（塊状原子集団）を生成
し、該クラスタに電子のシヤワーを浴びせて該ク
ラスタをそのうちの１個の原子がイオン化された
クラスタ・イオンにし、該クラスタ・イオンを加
速して基板に衝突せしめ、これにより基板に薄膜
を蒸着形成する方法である。
膜蒸着方法は、真空槽内において、基板に蒸着す
べき物質の蒸気を噴出して該蒸気中の多数の原子
が緩く結合したクラスタ（塊状原子集団）を生成
し、該クラスタに電子のシヤワーを浴びせて該ク
ラスタをそのうちの１個の原子がイオン化された
クラスタ・イオンにし、該クラスタ・イオンを加
速して基板に衝突せしめ、これにより基板に薄膜
を蒸着形成する方法である。
このような薄膜蒸着方法を実施する装置とし
て、従来、第１図及び第２図に示すものがあつ
た。第１図は従来の薄膜蒸着装置を模式的に示す
概略構成図、第２図はその主要部の一部を切り欠
いて内部を示す斜視図である。図において、１は
所定の真空度に保持された真空槽、２は該真空槽
１内の排気を行なうための排気通路で、これは図
示しない真空排気装置に接続されている。３は該
排気通路２を開閉する真空用バルブである。
て、従来、第１図及び第２図に示すものがあつ
た。第１図は従来の薄膜蒸着装置を模式的に示す
概略構成図、第２図はその主要部の一部を切り欠
いて内部を示す斜視図である。図において、１は
所定の真空度に保持された真空槽、２は該真空槽
１内の排気を行なうための排気通路で、これは図
示しない真空排気装置に接続されている。３は該
排気通路２を開閉する真空用バルブである。
４は直径１mm〜２mmのノズル４ａが設けられた
密閉形るつぼで、これには基板に蒸着されるべき
蒸発物質、例えばコバルト（Co）５が収容され
る。６は上記るつぼ４に熱電子を照射し、これの
加熱を行なうボンバード用フイラメント、７は該
フイラメント６からの輻射熱を遮断する熱シール
ド板であり、上記るつぼ４、ボンバード用フイラ
メント６及び熱シールド板７により、基板に蒸着
すべき物質の蒸気を上記真空槽１内に噴出してク
ラスタを生成せしめる蒸気発生源８が形成されて
いる。なお、１９は上記熱シールド板７を支持す
る絶縁支持部材、２０は上記るつぼ４を支持する
支持台である。
密閉形るつぼで、これには基板に蒸着されるべき
蒸発物質、例えばコバルト（Co）５が収容され
る。６は上記るつぼ４に熱電子を照射し、これの
加熱を行なうボンバード用フイラメント、７は該
フイラメント６からの輻射熱を遮断する熱シール
ド板であり、上記るつぼ４、ボンバード用フイラ
メント６及び熱シールド板７により、基板に蒸着
すべき物質の蒸気を上記真空槽１内に噴出してク
ラスタを生成せしめる蒸気発生源８が形成されて
いる。なお、１９は上記熱シールド板７を支持す
る絶縁支持部材、２０は上記るつぼ４を支持する
支持台である。
９は2000℃以上に熱せられてイオン化用の熱電
子１３を放出するイオン化フイラメント、１０は
該イオン化フイラメント９から放出された熱電子
１３を加速する電子引き出し電極、１１はイオン
化フイラメント９からの輻射熱を遮断する熱シー
ルド板であり、上記イオン化フイラメント９、電
子引き出し電極１０及び熱シールド板１１によ
り、上記蒸気発生源８からのクラスタをイオン化
するためのイオン化手段１２が形成されている。
なお、２３は熱シールド板１１を支持する絶縁支
持部材である。
子１３を放出するイオン化フイラメント、１０は
該イオン化フイラメント９から放出された熱電子
１３を加速する電子引き出し電極、１１はイオン
化フイラメント９からの輻射熱を遮断する熱シー
ルド板であり、上記イオン化フイラメント９、電
子引き出し電極１０及び熱シールド板１１によ
り、上記蒸気発生源８からのクラスタをイオン化
するためのイオン化手段１２が形成されている。
なお、２３は熱シールド板１１を支持する絶縁支
持部材である。
１４は上記イオン化されたクラスタ・イオン１
６を加速してこれをイオン化されていない中性ク
ラスタ１５とともに基板１８に衝突させて薄膜を
蒸着させる加速電極であり、これは電子引き出し
電極１０との間に最大10kVまでの電位を印加で
きる。なお、２４は加速電極１４を支持する絶縁
支持部材、２２は基板１８を支持する基板ホル
ダ、２１は該基板ホルダ２２を支持する絶縁支持
部材、１７はクラスタ・イオン１６と中性クラス
タ１５とからなるクラスタビームである。
６を加速してこれをイオン化されていない中性ク
ラスタ１５とともに基板１８に衝突させて薄膜を
蒸着させる加速電極であり、これは電子引き出し
電極１０との間に最大10kVまでの電位を印加で
きる。なお、２４は加速電極１４を支持する絶縁
支持部材、２２は基板１８を支持する基板ホル
ダ、２１は該基板ホルダ２２を支持する絶縁支持
部材、１７はクラスタ・イオン１６と中性クラス
タ１５とからなるクラスタビームである。
次に動作について説明する。
基板１８にコバルト薄膜を蒸着形成する場合に
ついて説明すると、まずコバルト５をるつぼ４内
に充填し、上記真空排気装置９により真空槽１内
の空気を排気して該真空槽１内を10-6Torr程度
の真空度にする。
ついて説明すると、まずコバルト５をるつぼ４内
に充填し、上記真空排気装置９により真空槽１内
の空気を排気して該真空槽１内を10-6Torr程度
の真空度にする。
次いで、ボンバード用フイラメント６に通電し
て発熱せしめ、該ボンバード用フイラメント６か
らの輻射熱により、または該フイラメント６から
放出される熱電子をるつぼ４に衝突させること、
即ち電子衝撃によつて、該るつぼ４内のコバルト
５を加熱し蒸発せしめる。そして該るつぼ４内が
コバルト５の蒸気圧が0.1〜10Torr程度になる温
度（500℃）に昇温すると、ノズル４ａから噴出
した金属蒸気は、るつぼ４と真空槽１との圧力差
により断熱膨張してクラスタと呼ばれる、多数の
原子が緩く結合した塊状原子集団となる。
て発熱せしめ、該ボンバード用フイラメント６か
らの輻射熱により、または該フイラメント６から
放出される熱電子をるつぼ４に衝突させること、
即ち電子衝撃によつて、該るつぼ４内のコバルト
５を加熱し蒸発せしめる。そして該るつぼ４内が
コバルト５の蒸気圧が0.1〜10Torr程度になる温
度（500℃）に昇温すると、ノズル４ａから噴出
した金属蒸気は、るつぼ４と真空槽１との圧力差
により断熱膨張してクラスタと呼ばれる、多数の
原子が緩く結合した塊状原子集団となる。
このクラスタ状のクラスタビーム１７は、イオ
ン化フイラメント９から電子引き出し電極１０に
よつて引き出された熱電子１３と衝突するため、
その一部のクラスタはそのうちの１個の原子がイ
オン化されてクラスタ・イオン１６となる。この
クラスタ・イオン１６は加速電極１４と電子引き
出し電極１０との間に形成された電界により適度
に加速され、イオン化されていない中性クラスタ
１５がるつぼ４から噴射されるときの運動エネル
ギーでもつて基板１８に衝突するのと共に、基板
１８に衝突し、これにより該基板１８上にコバル
ト薄膜が蒸着形成される。
ン化フイラメント９から電子引き出し電極１０に
よつて引き出された熱電子１３と衝突するため、
その一部のクラスタはそのうちの１個の原子がイ
オン化されてクラスタ・イオン１６となる。この
クラスタ・イオン１６は加速電極１４と電子引き
出し電極１０との間に形成された電界により適度
に加速され、イオン化されていない中性クラスタ
１５がるつぼ４から噴射されるときの運動エネル
ギーでもつて基板１８に衝突するのと共に、基板
１８に衝突し、これにより該基板１８上にコバル
ト薄膜が蒸着形成される。
ところで、基板１８に形成すべき薄膜の種類あ
るいは該基板の用途によつては、薄膜の結晶軸が
基板に対して例えば45゜以化になるよう薄膜を蒸
着形成することが必要な場合がある。このような
場合、上記従来装置では、基板１８をクラスタの
進行方向に対して傾斜して取付け、これにより所
望の角度でもつて薄膜を蒸着形成するようにして
いた。
るいは該基板の用途によつては、薄膜の結晶軸が
基板に対して例えば45゜以化になるよう薄膜を蒸
着形成することが必要な場合がある。このような
場合、上記従来装置では、基板１８をクラスタの
進行方向に対して傾斜して取付け、これにより所
望の角度でもつて薄膜を蒸着形成するようにして
いた。
ところが、このように基板１８を傾けると取付
スペースが大きくなり、大きな基板の場合は傾斜
せしめるのが困難になるという問題があり、また
クラスタビームは第１図から明らかなように円錐
状に拡がりながら進行し、そのためクラスタビー
ムの中心部と外縁部とでは基板に対する角度が異
なり、結局上記従来装置では、基板１８の全面に
所定の結晶軸の角度でもつて薄膜を蒸着形成する
ことはできないという問題があつた。
スペースが大きくなり、大きな基板の場合は傾斜
せしめるのが困難になるという問題があり、また
クラスタビームは第１図から明らかなように円錐
状に拡がりながら進行し、そのためクラスタビー
ムの中心部と外縁部とでは基板に対する角度が異
なり、結局上記従来装置では、基板１８の全面に
所定の結晶軸の角度でもつて薄膜を蒸着形成する
ことはできないという問題があつた。
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたも
ので、加速電極と基板との間に、クラスタ・イオ
ンを基板表面に対して所定角度でもつて衝突する
よう偏向するための偏向手段を設けることによ
り、基板の取付スペースが大きくなつてしまうこ
となく、結晶軸の基板に対する角度を所望の角度
に、かつ精度よく制御できる薄膜蒸着装置を提供
することを目的としている。
ので、加速電極と基板との間に、クラスタ・イオ
ンを基板表面に対して所定角度でもつて衝突する
よう偏向するための偏向手段を設けることによ
り、基板の取付スペースが大きくなつてしまうこ
となく、結晶軸の基板に対する角度を所望の角度
に、かつ精度よく制御できる薄膜蒸着装置を提供
することを目的としている。
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第３図は本発明の一実施例を示す。図におい
て、第１図と同一符号は同一又は相当部分を示
し、３０はクラスタ・イオン１６を基板１８表面
に対して所定角度でもつて衝突せしめるための偏
向電極であり、該偏向電極３０は、絶縁支持部材
３１により加速電極１４上に支持されている。
て、第１図と同一符号は同一又は相当部分を示
し、３０はクラスタ・イオン１６を基板１８表面
に対して所定角度でもつて衝突せしめるための偏
向電極であり、該偏向電極３０は、絶縁支持部材
３１により加速電極１４上に支持されている。
次に動作について説明する。
本実施例装置において、基板１８の表面にコバ
ルト薄膜を、その結晶軸が基板１８表面に対して
45゜になるように蒸着形成する場合について説明
する。
ルト薄膜を、その結晶軸が基板１８表面に対して
45゜になるように蒸着形成する場合について説明
する。
先ず、基板１８を基板ホルダ２２により支持
し、コバルト３５をるつぼ４内に収容し、従来の
装置における場合と同様に、真空槽１内を真空排
気装置により10-6Torr程度になる温度に昇温せ
しめる。
し、コバルト３５をるつぼ４内に収容し、従来の
装置における場合と同様に、真空槽１内を真空排
気装置により10-6Torr程度になる温度に昇温せ
しめる。
すると、ノズル４ａから噴出した金属蒸気はク
ラスタと呼ばれる塊状原子集団となり、しかる後
該クラスタにイオン化手段１２から熱電子１３が
照射され、これにより蒸気発生源８からの一部の
クラスタは、該クラスタを構成するうちの１個の
原子がイオン化されてクラスタ・イオン１６とな
る。
ラスタと呼ばれる塊状原子集団となり、しかる後
該クラスタにイオン化手段１２から熱電子１３が
照射され、これにより蒸気発生源８からの一部の
クラスタは、該クラスタを構成するうちの１個の
原子がイオン化されてクラスタ・イオン１６とな
る。
このクラスタ・イオン１６は、加速電極１４と
電子引き出し電極１０との間に形成された電界に
よつて適度に加速され、イオン化されていない中
性クラスタ１５と共に基板１８に衝突することと
なる。
電子引き出し電極１０との間に形成された電界に
よつて適度に加速され、イオン化されていない中
性クラスタ１５と共に基板１８に衝突することと
なる。
そしてこの際、本実施例装置では、加速電極１
４を通過したクラスタ・イオン１６は偏向電極３
０により、基板１８表面に対して45゜の角度でも
つて衝突するように偏向され、その結果基板１８
の表面には、コバルト薄膜が基板１８表面に対し
て45゜の結晶軸を持つようにして蒸着形成される。
４を通過したクラスタ・イオン１６は偏向電極３
０により、基板１８表面に対して45゜の角度でも
つて衝突するように偏向され、その結果基板１８
の表面には、コバルト薄膜が基板１８表面に対し
て45゜の結晶軸を持つようにして蒸着形成される。
このように本実施例では、クラスタ・イオン１
６を偏向電極３０により偏向せしめて基板に衝突
させるようにしたので、薄膜の結晶軸の基板１８
表面に対する角度を所望の角度に、かつ精度よく
制御でき、また基板１８に到達する際のクラス
タ・イオン１６の加速エネルギーを制御すること
もできる。
６を偏向電極３０により偏向せしめて基板に衝突
させるようにしたので、薄膜の結晶軸の基板１８
表面に対する角度を所望の角度に、かつ精度よく
制御でき、また基板１８に到達する際のクラス
タ・イオン１６の加速エネルギーを制御すること
もできる。
また、上記偏向のためのエネルギーは、通常数
十keV必要なものであり、このようなエネルギー
でもつて通常のイオン化された原子のみからなる
ビームを偏向しようとすると、１個の原子に与え
られる運動エネルギーが過大となつて該原子が基
板１８内に注入されたり、スパツタリングを生じ
たりして薄膜の蒸着は非常に困難となるが、本実
施例では、クラスタ・イオン１６を偏向せしめる
ものであるため、原子１個あたりのエネルギーは
数eVとなり、上記のような薄膜形成上の不都合
が生じることもない。
十keV必要なものであり、このようなエネルギー
でもつて通常のイオン化された原子のみからなる
ビームを偏向しようとすると、１個の原子に与え
られる運動エネルギーが過大となつて該原子が基
板１８内に注入されたり、スパツタリングを生じ
たりして薄膜の蒸着は非常に困難となるが、本実
施例では、クラスタ・イオン１６を偏向せしめる
ものであるため、原子１個あたりのエネルギーは
数eVとなり、上記のような薄膜形成上の不都合
が生じることもない。
なお、上記実施例では、偏向手段を、電界をク
ラスタ・イオン１６に与える電極で構成した場合
について説明したが、これらは電極に限られるも
のではなく、例えば磁界をクラスタ・イオン１６
に与えるもので構成しても良い。
ラスタ・イオン１６に与える電極で構成した場合
について説明したが、これらは電極に限られるも
のではなく、例えば磁界をクラスタ・イオン１６
に与えるもので構成しても良い。
以上のように、本発明の係る薄膜蒸着装置によ
れば、偏向手段によりクラスタ・イオンを基板表
面に対して所定角度でもつて衝突するよう偏向す
るようにしたので、薄膜の結晶軸の基板に対する
角度を容易、かつ精度よく制御でき、またクラス
タ・イオンの加速エネルギーを精度よく制御でき
る効果がある。
れば、偏向手段によりクラスタ・イオンを基板表
面に対して所定角度でもつて衝突するよう偏向す
るようにしたので、薄膜の結晶軸の基板に対する
角度を容易、かつ精度よく制御でき、またクラス
タ・イオンの加速エネルギーを精度よく制御でき
る効果がある。
第１図は従来の薄膜蒸着装置の概略構成図、第
２図はその真空槽内を示す斜視図、第３図は本発
明の一実施例による薄膜蒸着装置の概略構成図で
ある。 １……真空槽、８……蒸気発生源、１２……イ
オン化手段、１４……加速電極、１６……クラス
タ・イオン、１８……基板、３０……偏向手段、
３５……蒸着されるべき物質（コバルト）。なお
図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
２図はその真空槽内を示す斜視図、第３図は本発
明の一実施例による薄膜蒸着装置の概略構成図で
ある。 １……真空槽、８……蒸気発生源、１２……イ
オン化手段、１４……加速電極、１６……クラス
タ・イオン、１８……基板、３０……偏向手段、
３５……蒸着されるべき物質（コバルト）。なお
図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- １ 所定の真空度に保持された真空槽と、該真空
槽内に設けられ基板に蒸着すべき物質の蒸気を上
記真空槽内に噴出して該蒸気中の多数の原子が緩
く結合したクラスタを発生する蒸気発生源と、該
蒸気発生源からのクラスタをイオン化させるイオ
ン化手段と、上記イオン化されたクラスタ・イオ
ンを加速する加速電極と、該加速電極と基板との
間に配設され上記クラスタ・イオンを基板表面に
対して所定角度でもつて衝突するよう偏向せしめ
る偏向手段とを備えたことを特徴とする薄膜蒸着
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23558383A JPS60124932A (ja) | 1983-12-12 | 1983-12-12 | 薄膜蒸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23558383A JPS60124932A (ja) | 1983-12-12 | 1983-12-12 | 薄膜蒸着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60124932A JPS60124932A (ja) | 1985-07-04 |
| JPH0215630B2 true JPH0215630B2 (ja) | 1990-04-12 |
Family
ID=16988141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23558383A Granted JPS60124932A (ja) | 1983-12-12 | 1983-12-12 | 薄膜蒸着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60124932A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016158054A1 (ja) | 2015-03-30 | 2016-10-06 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理装置および処理方法、ならびにガスクラスター発生装置および発生方法 |
| JP6545053B2 (ja) * | 2015-03-30 | 2019-07-17 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理装置および処理方法、ならびにガスクラスター発生装置および発生方法 |
-
1983
- 1983-12-12 JP JP23558383A patent/JPS60124932A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60124932A (ja) | 1985-07-04 |
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