JPH0293060A

JPH0293060A - 化合物薄膜成膜方法

Info

Publication number: JPH0293060A
Application number: JP24100588A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Iwabori; 岩堀　泰雄; Tsuneaki Kamei; 亀井　常彰
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1990-04-03

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〕本発明は化合物薄膜成膜方法に係り、特にクラスタイオ
ンビーム法により、高品質、大面積の化合物ｕｎｉを形
成する方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、クラスタイオンビーム法による化合物薄膜成膜方
法としては、るつぼより基本の蒸着物（例えばＡ　Ｑ　
、　Ｚｍ、　Ｔ　ｉなと）のクラスタを基板に向けて噴
出させ、他方１反応性ガス（例えば、０、Ｎなど）を真
空槽内に導入し、基板付近で蒸着物のクラスタと反応性
ガスが反応し、化合物（例えばＡＱ、Ｏ，、ＺｎＯ，Ｔ
ｉＮなど）が基板上に形成されるというものである。こ
の代表的なものとしては、特開昭６０−２６２９６３号
公報に記載されている装置がある。この装置は、同一真
空装置内に、基本蒸着物質のクラスタを発生させるるつ
ぼ及びるつぼ加熱用のフィラメント、発生したクラスタ
をイオン化する為のフィラメント。

クラスタイオンを加速する加速電極から成るいわゆるク
ラスタイオンビーム発生機構の他に、所定の化合物形成
に必要な反応性ガスのイオンビーム発生装置を設けてい
る。この反応性ガスのイオンビームの発生源としては、
例えば、高周波放電形イオン源を用いており、静電レン
ズ系によりイオンビームを集束し、偏向電極でビームを
基板面へ偏向させている。これにより、蒸着物のクラス
タイオンと反応性ガスのイオンとが基板付近で反応し、
化合物薄膜が基板上で形成されることにある。

（発明が解決しようとする課題〕 −Ｆ記従来技術は１反応性ガスをイオンビームとしてし
ぼり込むので、局所的な膜形成及び制御には有利である
が、他方においては、半導体生産等で増々重要となる大
面積基板上への均一な成膜という点では不利である。又
、クラスタ発生機構もしくはガスイオンビーム発生装置
のいずれか一方を基板に対して傾斜させなければならな
いのも上述の不利な点となる。更に、クラスタをイオン
化する為のフィラメント（電子シャワー発生用）が不可
欠であり、例えば反応性ガスとして酸素を用いた場合は
、排気系の取り方によっては、フィラメント部の急激な
消耗が避けられないという欠点もあった。本発明の目的
は、このような欠点を解消し、高品質の化合物薄膜を大
面積基板上に均一に安定して成膜出来る装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、真空槽内へ反応性ガスを導入すると同時に
、大略数Ｇｌ（ｚのマイクロ波を導入して。

上記ガスのいゆわるマイクロ波プラズマを励起して、高
密度、高エネルギーの電子及びガスイオンを発生させ、
この領域をクラスタが通過し基板に射突することにより
達成される。

〔作　用〕

マイクロ波プラズマ中の高密度、高エネルギの電子は飛
来してくるクラスタを容易にイオン化し。

他方ガスイオンはクラスタイオンと同様に基板上に流入
するので、化合物薄膜が容易に形成される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図によって説明する。

図は本発明の一実施例を示すものである。真空槽１内に
るつぼ２を置き、排気孔３により真空槽１内を１０−’
〜１０−Ｔ　ｏｖｒの高真空に排気する。

るつぼ２内には基本の蒸着物質４を入れ、蒸気圧が数Ｔ
　ｏｖｒに相当する温度以上に加熱ヒータ５により加熱
する（加熱方法としては、他に電子衝撃式、高周波加熱
法などがある）と、るつぼ２内には数Ｔｏｖｒの蒸気圧
の蒸着物質蒸気が発生し、るつぼ外との圧力差により噴
射用ノズル６から噴出されるが、この時蒸着物質の塊状
原子集団（いわゆるクラスタ）が出来る。クラスタの生
成機構については、特公昭５４−９５９２に詳述されて
いる。このクラスタを、反応性ガスのマイクロ波プラズ
マによりイオン化する。すなわち、例えば酸素等の反応
性ガスが入っているボンベ７から、リークバルブ８によ
り反応性ガスを真空槽１内に導入する。同時に、マイク
ロ波発振源９より大略数Ｇｌ（ｚ（通常は２．４５ＧＨ
ｚ）のマイクロ波が導波管１０により、真空保持用の密
閉板１１　（例えば石英板などの誘電体）を介して真空
槽１内に導入される。マイクロ波発振源９“と密閉板１
１の間には、インピーダンス整合用のチューナ１２、入
射及び反射波検出用のパワーモニタ１３、反射波吸収用
のアイソレータ１４が設置されている。、１５はマイク
ロ波発振源用電源である。真空槽１内に導入されたマイ
クロ波は、電磁コイル１６．１６′（電源は１７）によ
って規定される磁界条件により電子サイクロトロン共鳴
（ＥＣＲ）を起こしく２．４．５Ｇｌ（ｚの場合、必要
磁界強さは８７５ガウス）、前述の反応性ガスの高密度
、高エネルギーのプラズマが発生する。更に、電磁コイ
ル１６゜１６′の励磁電流を同一方向にすれば、いわゆ
るミラー磁界となり、プラズマは電磁コイル１６゜１６
′の間に閉じ込められ、プラズマ中の電子密度は一層増
大することになる。以上のプラズマ発生機構については
、特開昭６１−２０７５７２号公報に詳述している。こ
のように、ＥＣＲとミラー磁界の相乗効果により、真空
槽１内には極めて高密度のプラズマが発生し、その中に
存在する多数の電子は大きなエネルギーを有している。

本方法によるプラズマ密度（＝電子密度）は１０１１／
ｄ程度であり、従来のフィラメント方式による電子密度
１０”〜１０’／ｄよりもはるかに大きい。

したがって、るつぼ２より飛来するクラスターが。

このプラズマ領域を通過する際、高エネルギーを有する
電子と衝突し、クラスター中の原子がイオン化される確
率が大となり、いわゆるクラスターイオンが出来やすく
なる。このようにして出来たクラスタイオンは、るつぼ
２に対して負電位を有する加速電極１８により加速され
て基板１９に射突する。なお、クラスタイオンの加速方
法としては１本図の如く加速電極１８を特に設けず、基
板側負電位のみで加速する方法、あるいは基板側に加速
電極１８以上の負電位を印加してクラスタイオンを再加
速する方法もある。一方、プラズマ中には、化学的活性
度の高い上記反応ガスのイオンも同時に存在しており、
正イオンの多くは、クラスタイオンと同様、負電位の基
板１９に射突していく。したがって、基板１９付近にお
いて、クラスタイオンとの反応が生じ、所定の化合物薄
膜が形成されることになる。本実施例でも明らかな如く
、クラスタ発生機構部を傾斜させる必要はなく、又クラ
スタを一イオン化する為のフィラメントも不要である。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によれば、真空槽内全般に高密
度、高エネルギーの反応性ガスのプラズマが存在するこ
とにより、大面積基板上への高品質な化合物薄膜の均一
成膜が可能である。又、クラスタのイオン化用のフィラ
メントがないので消耗等のトラブルもなくなり、極めて
安定した成膜が実現できる。

【図面の簡単な説明】

図は１本発明の一実施例を示す構成図である。１・・・真空槽、２・・・るつぼ、３・・・排気孔、４
・・・蒸着物質、５・・・加熱ヒータ、６・・・ノズル
、７・・・ボンベ、８・・・リークバルブ、９・・・マ
イクロ波発振源。１０・・・導波管、１１・・密閉板、１２・・・チュー
ナ。１３・・・パワーモニタ、１４・・・アイソレータ、１
５・・マイクロ波発振源用電源、１６．１６′・・・電
磁コイル、１７・・・電磁コイル用電源、１８・・・加
速電極、１９・・・基板。

Claims

【特許請求の範囲】

１、所定の真空度になっている真空槽内に、蒸着物質を
収容しているるつぼと、所定の薄膜を成膜すべき基板を
配置し、前記るつぼ内の蒸着物質は加熱により蒸気化さ
れ、前記るつぼのノズルから前記蒸気がクラスタとなっ
て真空中に噴射され、本クラスタがイオン化されて、前
記基板又は別途具備する引出し電極の負電位により加速
され基板に射突・付着する薄膜成膜方法に於て、前記真
空槽内に、反応性ガス及び大略数ＧＨｚのマイクロ波を
導入し、電磁コイルで規定される電子サイクロトロン共
鳴及びミラー磁界の効果によりプラズマを発生させ、前
記クラスタを、本プラズマ中を通過させることによって
イオン化し、本クラスタイオンが前記プラズマ中の反応
性ガスイオンと反応して、基板上に化合物として形成さ
れることを特徴とする化合物薄膜成膜方法。