JPH02230734A - 薄膜形成装置 - 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］ 本発明は、良質な薄膜を形成する薄膜形成装置に関する
。

［従来の技術］ 従来、真空蒸着時に反応ガスを導入し、蒸発物と基板の
前方に設けられたコイルに高周波（　１３．５６　｝Ｉ
ＨＺ）を印ｈＯシて発生されるプラズマとを反応させて
膜を形成するイオンプレーテイング法は公知である。

［発明が解決しようとする課題１ イオンプレーテイングにおいては、反応ガスを真空室全
体に導入するために高周波プラズマを発生するときの圧
力を上げると、プラズマが不安定になり易く、また蒸発
を行うために、真空苗内を低圧にする必要がある。また
、イオンプレーテイングでは、プラズマと基板との間が
離れている場合にイオン化や反応が不十分になることが
考えられる。

本発明の目的はプラズマ（主にグロー放電）を基板上に
起こすことによってプラズマと蒸発物の反応を促進し、
高速で成膜でき、かつ良質な薄摸を形成できる薄膜形成
装置を提供することにおる。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、真空室内で基板を保持する基板ホルダと、そ
の基板に対向して真空室内に配置された薄膜原料となる
ターゲットを蒸発させるパルスレーザの光源および集光
レンズと、プラズマ発生用補助電極と、該補助電極およ
び前記基板ホルダで形成される所定の空間に反応ガスを
供給する配管系とを備えてなることを特徴とする薄膜形
成装置でおる。

［作用］ 直流あるいは高周波のプラズマ中に分子や原子を通過さ
せると、プラズマとの相互作用により原子や分子は反応
物と未反応物になる。両者の比は成膜条件によっても変
化するが、イオンプレーティングでは未反応物をゼロに
することは難しい。

本発明によれば、基板付近に高濃度のグロー放電プラズ
マを発生させることによって蒸発物とプラズマの反応を
より促進することができるようになるため、良質かつ高
速で薄膜が形成できることになる。

［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例を示す構成図である。同図
において、薄膜形成装置は、真空至１内で基板２を保持
する基板ホルダ３と、プラズマ発生用の補助電極４と、
基板２に対向して真空室１内に配置ざれ、薄膜原料とな
るターゲット５を蒸発させる高出力パルスレーザの光源
６と、前記基板ホルダ３および補助電極４で形成される
所定の空間に反応ガスを供給する配管系としてのガス導
入管７およびバルブ８とを具備している。基板２とター
ゲット５の間には、薄膜原料の移動を遮断するシャッタ
９が介設され、またレーザ光路に当たる真空室１の壁面
には、窓１０が設けられていて、レーザ光は集光レンズ
１１により、ターゲット５上に集光されるようになって
いる。なお、図中１２は直流電源、１３は高周波電源で
ある。

本装置の真空至１には、基板２を保持する加熱ヒータ付
基板ホルダ３とターゲット５か対向して配設されている
。また、基板ホルダ３にはプラズマ発生用の補助電極４
が基板２を囲むように設置ざれ、基板２と補助電極４と
の間には前記電源１２または１３により、電気的に直流
または高周波のバイアスが印加されている。真空室１の
外側に設置された高出力パルスレーザ光源６、例えばエ
キシマ必るいはＣＯ２ガスレーザ光源からの光によって
前記ターゲット５から蒸発物が放出される。ざらに、補
助電極４と基板ホルダ３とにより形成される所定の空間
に反応ガスを供給するため、補助電極４にはガス吹き出
し口が設けられ、該ガス吹きし口にバルブ８を介してガ
ス導入管７が接続されている。

この装置によって、一例としてＣＯ２ガスレザ光源を用
い、シリコン基板上にＡｆｆｉＮ薄膜を形成する場合を
具体的に説明する。

まず、拡散ポンプあるいはターボポンプと油回転ポンプ
を用いて真空室１内を１　ｘｌＯ−７　Ｔｏｒｒ以下ま
で排気する。次に、補助電極４と基板２との間にガスを
導入するためにバルブ８を開き、高純度のＮ２ガスを導
入し、真空室１内全体の真空度をｌ　ｘｌＯ−４　Ｔｏ
ｒｒ程度に設定する。この状態で補助電極４と基板ホル
ダ３間に３００〜４００Ｖの直流電圧を印加してグロー
放電を起こし、同時にターゲット５の八での板にＣＯ２
ガスレーザ光源６からの光を窓１０を通してレンズ１１
で集光させて当てることによってＡ２を蒸発させる。そ
の後、シャッタ９を開き、基板ホルダ３上に取り付けら
れたシリコン基板２上にＡ！Ｎ膜を成長させる。

本実施例では、この状態で約１０分間膜形成を行った。

このようにして形成されたＡＪ！Ｎ膜の膜厚は約１μｍ
であり、その構造は六方品、Ｃ軸配向膜であった。この
場合には基板加熱は行っていない。

なお、約３００゜Ｃに加熱されたサファイア基板を用い
た時にはエビタキシャル膜が得られた。

また、この膜の電気機械結合係数を測定したところ、約
５％という値が得られた。この値はマグネトロンスパッ
タ法によって製造されたＡＲ　ＮＭ膜と同等か、それ以
上の値である。また、薄膜の組成をＸ線マイクロアナラ
イザで測定したところ、ほほ１：１であった。

このように、本発明によって低温で良質の薄膜が得られ
ることが分かる。もちろん、この装置によってプラズマ
ガスをＮ２、蒸発物をボロン（Ｂ）とすればＢＮを合成
できるし、プラズマガスを０２、蒸発物をＺ口とすれば
ＺｎＯのような酸化物も合成できるし、プラズマガスと
してＣＨ４、蒸発物をＴｉとすればＴｉＣのような炭化
物も合成できることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、本発明によれば、基板周辺に発生
させたグロー敢電によるプラズマと、レザによる蒸発と
を組み合わせることによって、低温で良質な薄膜を形成
でき、機能性誘電体薄膜や半導体膜等への応用も可能な
薄膜形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例の薄模形成装置を示す構
成図である。 １・・・真空至　　　　　２・・・基板３・・・基板ホ
ルダ　　　４・・・補助電極５・・・ターゲット ６・・・高出力パルスレーザ光源 ７・・・ガス導入管 ９・・・シャツタ １１・・・レンズ 代 理 人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空室内で基板を保持する基板ホルダと、その基
   板に対向して真空室内に配置された薄膜原料となるター
   ゲットを蒸発させるパルスレーザの光源および集光レン
   ズと、プラズマ発生用補助電極と、該補助電極および前
   記基板ホルダで形成される所定の空間に反応ガスを供給
   する配管系とを備えてなることを特徴とする薄膜形成装
   置。