JPH03153865A - 化合物薄膜形成装置 - 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］ この発明は、化＃　ｆ！Ｊ　Ｆ４膜形成装置、特に反応
性ガスイオンビームを利用して基板に面に化り物薄膜を
形成する化合物Ｊ膜形成装置に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は例えば特開昭６０−２６２９６３号公報に示さ
れた従来の化合物薄膜形成装置の概略の断面図である。

図において、符号（１）は第１真空槽としての真空槽、
（２）は真空槽（１）内を排気する真空排気装置、（３
）は真空槽（１）と真空排気装置（２）との間に介在し
ており、真空１（１）内を所定の真空度に自動的に保持
するゲートバルブである。

（４）は真空槽（１）内に配置され表面にｆヒ合物薄膜
が形成される基板、（５）は真空槽（１）内に及けられ
ている導電性材料からなる坩堝であり、この坩堝（５）
の上部にはノズル（５ａ）が形成されている。（６）は
坩堝〈５）内に充填され上記化合物薄膜を組成する蒸着
材、（７）は坩堝（５）のまわりに設けられ放射電子の
衝撃により坩堝（５）内の蒸着材（６）を加熱する加熱
用フィラメントであり、この加熱により蒸着材（６）は
クラスタ（塊状原子集［ｆｆ１）（６，）としてノズル
（５ａ）から噴出される。

（８）は坩堝（５）と基板（４）との間に設けられたイ
オン化用フィラメントであり、このイオン化用フィラメ
ント（８）は、クラスタ（６ａ）に放射電子を衝突させ
、クラスタ（６ａ）を構成する原子のうちの１個をイオ
ン化し、これによりクラスタ（６ａ）の一部をクラスタ
イオン（６ｂ）とする。

（９）はイオン化用フィラメント（８）から放射電子を
引き出して加速しクラスタ（６ａ）に衝突させる電子引
き出し電極である。

（１０）はクラスタイオン（６ｂ）を電界で加速し運動
エネルギーを付与するための加速電極、（１１）は加熱
用フィラメント（７）及びイオン化用フイラメンＩ−（
８）のそれぞれ外方に設けられ各フィラメント（７）、
（８）で発生する熱を遮蔽する熱遮蔽板である。

（１２）は坩堝（５）、蒸着材（６）、加熱用フィラメ
ント（７）、イオン化用フィラメント（８）。

電子引き出し電極（９）、加速型ｔ！１ｌ（１０）及び
熱遮蔽板（１１）からなるクラスタビーム発生源である
。

（１３）は真空槽（１）外に配置されたガスボンベであ
り、このガスボンベ（１３）には上記化合物薄膜を組成
する反応性ガス（１４）が圧縮充填されている。（１５
）は真空槽（１）内に設けられ噴出ノズル（１５ａ）か
ら反応性ガス（１４）を基板（４）に向けて噴出する噴
出器であり、この噴出器（１５）はリークバルブ及び配
管を介してガスボンベ（１３）に接続されている。

（１６）は噴出ノズル（１５ａ）の近傍に設けられたタ
ングステンワイヤ、（１７）は噴出ノズル（１５ａ）と
基板（４）との間に設けられたガス用フィラメントであ
り、これらタングステンワイヤ（１６）及びガス用フィ
ラメント（１７）間に電圧を印加することにより、ガス
用フィラメント（１））から電子を放出させ、これによ
り反応性ガス（１４）中にグロー放電を誘発させ、噴出
された反応性ガス（１４）の分子をガスイオン（１４ａ
）とする。

（１８）はガス用フィラメント（１））と基板（４）と
の間に設けられガスイオン（１４ａ）を加速するガス用
加速電極、（１９）はガスイオン（１４ｍ）をつくる部
分の圧力がその周囲よりも高くなるように設けられたシ
ールドであり、その内部に噴出器（１５）、タングステ
ンワイヤ（１６）、ガス用フィラメント（１７）及び加
速電極（１８）を、収容している。

（２０）はガスボンベ（１３）　、反応性ガス（１４）
　。

噴出器（１５）、タングステンワイヤ（１６）、ガス用
フィラメント（１７）、ガス用加速電極（１８）及びシ
ールド（１９）からなるガスビーム発生源である。

上記のように構成された従来の化り物３膜形成装置にお
いては、基板（４）に化合物薄膜を形成する場合、まず
真空排気装置（２）によって、真空度が１０−’ｚａＨ
ｇ程度になるまで、真空槽（１）内の排気を行う１次に
、ガスビーム発生源（２０）を作動させて、ガスイオン
（１４ａ）、例えば反応性ガス（１４）が酸素である場
合０□゛を、基板（４）の表面に衝突させる。

これとともに、蒸着材（６）の蒸気圧が数■Ｈｇになる
温度、例えば蒸着材（６）がアルミニウムである場合１
６００℃程度まで、加熱用フィラメント（７）によって
坩堝（５）内の蒸着材（６）を加熱し、ノズル（５ａ）
から蒸着材（６）を噴出させる。噴出された蒸着材（６
）は、ノズル（５ａ）の近傍での断熱膨張による過冷却
のため、過飽和状態となって凝縮し、これによりクラス
タ（６ａ）となる。また、クラスタ（６ａ）の一部がイ
オン化され、クラスタイオン（６ｂ）となる。そして、
中性のクラスタ（６ａ）及びクラスタイオン（６ｂ）を
、加速電極（１０）の電界で加速し、基板（４）の表面
に射突させる。

基板（４）の表面では、蒸着材（６）の蒸気のクラスタ
（６ａ）及びクラスタイオン（６ｂ）と反応性ガス（１
４）のガスイオン（１４ａ）との化学反応が進行して、
化合物薄膜が形成される。例えば、反応性ガス（１４）
が酸素で、蒸着材（６）がアルミニウムであれば、酸化
アルミニラｌ、（Ａｌ２Ｏ２）の薄膜が形成される。

［発明が解決しようとする謀題］ 上記のように構成された従来の化合物薄膜形成装置にお
いては、イオン化されていない反応性ガス（１４）が、
真空槽（１）内に多く存在してしまうため、真空槽（１
）内の真空度は、蒸着材（６）のみを蒸着する場合に比
べて、２〜３桁程度低く（悪く）なってしまう、このた
め、噴出されたクラスタ（６ａ）に反応性ガス（１４）
が衝突する頻度が高くなってしまい、−度生成されたク
ラスタ（６ａ）が、小さくなったり、ばらばらの原子の
状態に戻ったりしてしまい、形成される１膜の質が低下
してしまうなどの問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、反応性ガスとの衝突によるクラスタサイズ
の縮小を防止し、これによってより高品質な化合物ｒ４
膜を形成することができる化り物３膜形成装置を得るこ
とを目的とする。

［７膜題を解決するための手段］ この発明に係る化合物薄膜形成装置は、第１真空槽の中
に、真空排気装置が接続されるとともに基板に対向して
開口部が形成された第２真空槽を設け、この第２真空槽
内にクラスタビーム発生源を設けたものである。

［作用］ この発明においては、真空排気装置によって第２真空槽
内の真空度を高め、第２真空槽内における反応性ガスの
密度を低くする。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例による化合ｍＰＪ膜形成装
置の概略の断面図であり、第２図と同−又は相当部分に
は同一符号を付し、その説明を省略する。

図において、符号（２１）は第１真空槽としての真空槽
（１）内に設けられ、かつクラスタビーム発生源（１２
）を収容している第２真空槽としての内部真空槽であり
、この内部真空槽（２１）には、基板（４）に対向する
ように開口部（２１ａ）が形成されている。（２２）は
真空槽（１）内に設けられているとともに内部真空槽（
２１）に接続されている真空排気装置としての真空ポン
プである。

上記のように構成された化合物薄膜形成装置においては
、従来装置と同様にして、基板（４）上に化合物薄膜が
形成されるが、このとき内部真空槽（２１）内は、真空
ポンプ（２２）により排気されることによって、その周
囲よりも真空度が高くなっている。このため、内部真空
槽（２１）内の反応性ガス（１４）の密度は、その周囲
よりも低くなっており、従ってクラスタ（６ａ）に反応
性ガス（１４）が衝突する頻度は従来より低くなる。こ
の結果、反応性ガス（１４）との衝突によるクラスタサ
イズの縮小は防止され、クラスタ（６ａ）としての特徴
を十分生かした高品質な化り物薄膜を形成することがで
きる。

なお、上記実施例では蒸着材としてアルミニラｌ、を、
反応性ガスとして酸素を用いたが、化り物薄膜を形成で
きればそれぞれ他のちのであっても良いことは言うまで
もない。

［発明の効果］ 以上１明したように、この発明の化き物１膜形成装置は
、第１真空槽の中に、真空排気装置が接続されるととも
に基板に対向して開口部が形成された第２真空槽を設け
、かつこの第２真空槽内にクラスタビーム発生源を設け
、真空排気装置によって第２真空槽内の真空度を高め、
第２真空槽内における反応性ガスの密度を低くするよう
にしたので、反応性ガスとの衝突によるクラスタサイズ
の縮小を防止し、これによって、より高品質な化合物薄
膜を形成することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略の断面図、第２
図は従来の化り物３膜形成装置の一例を示す概略の断面
図である。 図において、（１）は真空槽（第１真空槽）、（４）は
基板、（６）は蒸着材、（６ａ）はクラスタ、（１２）
はクラスタビーＪ、発生源、（１４）は反応性ガス、（
１４ａ）はガスイオン、（２０）はガスとｌｚ発生源、
（２１）は内部真空槽く第２真空槽）、（２１ａ）は開
口部、（２２）は真空ポンプ（真空排気装置）である。 なお、 各図中、 同一符号は同−又は相当部分を 示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　化合物薄膜が表面に形成される基板を収容する第１真
   空槽と、この第１真空槽内に設けられ、真空排気装置が
   接続されるとともに、前記基板に対向するように開口部
   が形成されている第２真空槽と、この第２真空槽内に設
   けられ、前記化合物薄膜を組成する蒸着材のクラスタを
   前記基板に対して噴射するクラスタビーム発生源と、前
   記第１真空槽に設けられ、前記化合物薄膜を組成する反
   応性ガスのイオンを前記基板に対して発射するガスビー
   ム発生源とを備えていることを特徴とする化合物薄膜形
   成装置。