JPH03191054A - 薄膜作成方法 - 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】 〔産業上の利用分腎〕 本発明は、レーザデポジション、抵抗加熱蒸着、電子ビ
ーム加熱蒸着、イオンブレーティング。

イオンビームスパッタ等の広義での蒸着装置における薄
膜作成方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、例えばレーザデポジション型真空蒸着装置におい
ては、蒸発源例えば金属ターゲットにレーザ光が照射さ
れた時、ターゲットは一部溶融して蒸発し、中性分子及
び原子の状態かもしくは価電粒子すなわちイオン状態と
なって飛び出し、これが基板に付着することにより成膜
を行う。

又、基板とターゲットとの間に印加電圧が加えられた直
流スパッタや高周波スバ１．夕の場合、グロー放電で生
じた正イオンがカソード側のターゲットに衝突して正電
荷を持つ金属イオンを叩き出し、これが基板に付着する
ことによって成膜を行う。

これらの薄膜作成技術は既によく知られており、例えば
、雑誌［セラミックスＪ　（２３（１９８８）Ｎｏ。

２Ｐ、９０〜１ｏｔ）にもボされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

対峙にターゲットより飛び出ず蒸発粒子において中性分
子の割合が多いと、形成された膜のち密化が進みに＜＜
、基板への付着強度の低下を招く欠点がある。

更に、反応性ガス（アシストガス）を用いて成膜を行う
際においても、蒸発粒子に中性分子の割合が多いと、ア
シストガスとの反応性が悪く、化学量論組成よりずれや
すいといった欠点がある。

又、直流スパッタや高周波スパッタの場合、基板側がア
ノードとなるため、ターゲットから蒸発し加速されてき
た反応性の良いはずの金属イオンは、これが正電荷をも
つことから基板近くで急激にエネルギを失い、基板に到
達しにくくなる不都合を生じ、結晶性や配向度に悪影響
を与える結果となる。

本発明は、従来の技術の有するこのような問題点（こ留
意してなされたものであり、その目的とするところは、
蒸発源から蒸発した粒子のうち単原子イオンかこれに近
い状態の粒子のみを大きな運動エネルギで基板に到達さ
せて成膜できる薄膜作成方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明の薄膜作成方法にお
いては、真空容器内に対向配置された基板、蒸発源間に
格子状電極を配設し、該電極と前記基板との間に前記電
極がアノード、前記基板がカソードとなるよう直流電圧
もしくは高周波電圧を印加して成膜することを特徴とす
るものである。

〔作用〕

蒸発源より蒸発した粒子のうち、大きな分子単位の中性
粒子は、これと基板との間に配設された格子状電極に捉
えられ、反応性のよい小さな金属イオンのみが格子状電
極を通り、アノードとなっている格子状電極とカソード
となっている基板との間の電圧によって加速され、大き
な運動エネルギを持って基板に到達し、成膜を行う。

〔実施例〕

ｌ実施例につき図面を参照して説明する。

この実施例は、エキシマレーザデポジション型真空蒸着
装置に適用した場合であり、（１）は真空槽であり、排
気系（２）を介して１〜５×ｌＯ°Ｔｏｒｒまで真空排
気可能になっている。（３）は真空槽（１）内の上部に
配設されアルミナ製絶縁碍子（４）により真空槽（１）
に対し絶縁されて支持されたステンレス製上部電極であ
り、この下面にシリコンやサファイヤ等の基板（５）が
取付けられる。

（６）は真空槽（１）内の下部に固設されたアルミナ製
支持碍子であり、この上面にアルミニウム等の蒸発源つ
まりターゲット（７）が真空槽（１）に対し絶縁されて
取付けられ、前記基板（５）とターゲット（７）とが対
向配置される。

（８）は基板（５）とターゲット（７）とのターゲット
（７）寄りｆこ配設されたステンレス製の格子状電極で
あり、第２図ｆこ示すように、厚さ１　、５ｍｍのステ
ンレス板ζこ２ｍｍ　Ｘ　２ｍｍの正方形の孔（８ａ〕
を１ｍｍ間隔で配列形成して構成され、基板（５）とタ
ーゲット（７）間の距ｆ１１１０〜１５ｃｍ　ｔこ対し
、ターゲット（７）と格子状電極（８）間の距雅が１〜
３ｃｍｆこなる位置ｆこ格子状電極（８）が配置されて
いる。

（９）は上部電極（３）と格子状電極（８）との間に直
流電圧を印加する直流電源であり、上部電極（３）に取
付けられた基板（５）がカソード、格子状電極（８）が
アノードとなる。

ａｌはターゲット（７）を蒸発する加熱源としてのエキ
シマレーザ、０υは基板（５）上に反応性ガスをアシス
トするイオンビームである。

そして、例えばＡｔＮ　（アルミナイドライド）を作成
す゛る場合について説明すると、基板（５）として用い
たサファイヤのＲ面及びターゲット（７）として用いた
純度９９．９９％のアルミニウムをそれぞれ真空槽（１
）内にセットし、ロータリポンプ及びデイツユジョンポ
ンプを用いて真空槽（１）内を５ＸｌＯＴｏｒｒに排気
した後、上部電極（３）と格子状電極（８）との間に直
流電源（９）により５ＫＶ、　ＬＯｍＡ／ｃｒ＋？の直
流電圧を基板（５）がカソード、格子状電極（８）がア
ノードとなるように印加する。

更に、エキシマレーザ００によりターゲノ）　（７）に
３〜１０　Ｊ／ｃｍ・ｓｈｏ　ｔのレーザ光を照射し、
イオンビームαυより基板（５）表面に反応性ガスとし
てのＮ２ガスを照射する。

エキシマレーザａ０より照射されたレーザ光によりター
ゲット（７）の蒸発が行われると、ターゲット（７）よ
り蒸発したアルミニウム粒子のうち、約半分は格子状電
極（８）の桟の部分の下面に付着し、残りの約半分は格
子状電極（８）の孔（８ａ）を通過する。

この時、ターゲット（７）より飛び出した粒子はそれぞ
れの粒子が持っでいるエネルギだけでは基板（５）に到
達することはできないため、格子状電極（８）を通り抜
けた粒子のうち、電荷を帯びていない粒子は格子状電極
（８）を通り抜けた後２重力により落下し、格子状電極
（８）の上面に付着する。

しかし、格子状電極（８）を通り抜けた粒子のうちＡｌ
″１のように正の電荷を有するものは、格子状電極（８
）と基板（５）との間に印加された電圧によって加速さ
れ、大きな運動エネルギを持って基板（５）へ向い、イ
オンビーム０υよりアシストされているＮ２ガスと反応
し、ＡＩＮとなって基板（５）に強く付着下る。

前述の条件でＡＩＮの成膜を行った場合、その成膜速度
はｌ　ＯＯ〜２００　ｎｍ／ｈ　ｒ、であった。

前述の方法によれば通常のスパッタや蒸着とは穎なり、
基板（５）に到達した粒子はすべて電荷を持った単原子
イオンかそれに近い状態であるため、Ｎ２ガスとの反応
性も良く、生成したＡＩＮは基板（５）に対してＣ軸配
向あるいはエピタキシャル成長し、分析の結果、生成し
たＡＩＮ中のＡｔとＮとの比もほぼ１：１となることが
確認された。

特に、基板（５）をカソードとしているため、従来の直
流スパツクや高周波スパッタとは全く逆の効果、すなわ
ち基板（５）に近づく程１粒子の持つエネルギが大きく
なるという効果が得られる。

尚、前記実施例において、基板（５）とターゲット（７
）とを左右方向に対向配置し、この間に格子状電極（８
）を配設するようにしてもよい。

又、基板（５）と格子状電極（８）との間に、格子状電
極（８）がアノード、基板（５）がカソードとなるよう
高周波電圧を印加して成膜を行うよう（こしてもよい。

更に、前記では、レーザデポジション型に適用した実施
例を示したが、本発明による薄膜作成方法は構成が簡単
なため、抵抗加熱蒸着、電子ビーム加熱蒸着、イオンブ
レーティング、イオンビームスパッタ等の薄膜作成装置
にも応用することが可能である。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているため、次
に記載する効果を奏する。

蒸発源より誉発した粒子のうち単原子イオンかこれに近
い状態での粒子のみを格子状電極と基板との間の印加電
圧によって加速し大きなエネルギを持って基板に到達さ
せることができるため、結晶性や配向性が格段に向上し
、アシストガスを用いたりアクティブな成膜を行う際に
もアシストカスとの反応性が向上し、高品位な薄膜を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による薄膜作成方法の１実施例を示し、第
１図は真空蒸着装置の摺成図、第２図は格子状電極の一
部の平面図である。 （１）・真空槽、（５）・・・基板、（７）・・・ター
ゲット、（８）・・格子状電極、（９）・・・直流電源
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器内に対向配置された基板，蒸発源間に格
   子状電極を配設し、該電極と前記基板との間に前記電極
   がアノード，前記基板がカソードとなるよう直流電圧も
   しくは高周波電圧を印加して成膜することを特徴とする
   薄膜作成方法。