JPH0324262A - Formation of organic thin film and device thereof and corpuscular ray generator - Google Patents

Formation of organic thin film and device thereof and corpuscular ray generator

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JPH0324262A
JPH0324262A JP15678789A JP15678789A JPH0324262A JP H0324262 A JPH0324262 A JP H0324262A JP 15678789 A JP15678789 A JP 15678789A JP 15678789 A JP15678789 A JP 15678789A JP H0324262 A JPH0324262 A JP H0324262A
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thin film
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康則 大野
Masato Isogai
正人 磯貝
Yukio Nakagawa
中川 由岐夫
Takayoshi Seki
孝義 関
Kiyoshi Miyake
三宅 潔
Kokichi Ohata
大畠 耕吉
Kenichi Natsui
健一 夏井
Mitsunori Ketsusako
光紀 蕨迫
Keiji Arimatsu
有松 啓治
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Abstract

PURPOSE:To form the org. thin film which is free from pinholes and intrusion of impurities by irradiating an org. compd. target with corpuscular rays which cut the molecular crystalline bonds of the org. compd. but do not cut the non- molecular crystalline bonds at the time of forming the thin film by the above- mentioned target. CONSTITUTION:An argon ion beam 20 is generated from an ion source 2 in a vacuum vessel 1 evacuated to a vacuum and the target 8 consisting of the org. compd. is irradiated with this beam by which sputtering particles 21 are splashed and the org. thin film is formed on a heated substrate 7. The target is then irradiated with the particle rays having the energy of about <=10 electron volts so as to cut the molecular crystalline bonds by Van der Waals force connecting the respective atoms constituting the org. compd. but not to cut the non-molecular crystalline bonds by the force exclusive of the Van der Waals force. The org. thin film which is free from disturbance in molecular compsn., molecular arrangement, etc., is obtd. in this way.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は有機薄膜形成方法、及びその装置に係り、特に
,エレクトロニクス分野に広く使用されるに至った各種
有機材料の薄膜形成に好適な有機薄膜形成方法,及びそ
の装置に関する.〔従来の技術〕 従来の有機薄膜形成法としては、主としてウエットプロ
セス(湿式法)が用いられてきた。このウエットプロセ
スの特長は、回転塗布法やキャスト法に見られるように
簡便に比較的均一な膜形成ができる点にある。従って、
ウエットプロセスは、生産性にも優れているため、リソ
グラフィー用フォトレジスト,半導体素子の層間絶縁膜
,あるいは液晶表示素子の液晶配列制御膜等の膜形成プ
ロセスに広く適用されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for forming an organic thin film and an apparatus therefor. Concerning thin film forming methods and equipment. [Prior Art] As a conventional method for forming an organic thin film, a wet process (wet method) has been mainly used. The feature of this wet process is that it can easily form a relatively uniform film, as seen in the spin coating method and the casting method. Therefore,
Since the wet process has excellent productivity, it is widely applied to film forming processes such as photoresists for lithography, interlayer insulating films for semiconductor devices, and liquid crystal alignment control films for liquid crystal display devices.

これに対し、ドライプロセス(乾式法)の薄膜形成法と
しては、真空蒸気法がある。例えば、ジャーナル・オブ
・アプライド・フイジツクス,36巻、Nα4、194
5  4月の第1453頁から第1460頁(JOUR
NAL OF APPLIED PI{YSICSVO
LUME36. NUMBER4 APRIL 196
5 pp1453−1460)ニおいて,有機単結晶薄
膜形成について,報告されている。本手法によれば、結
晶性,配向性に優れた薄膜形成が可能である。
On the other hand, as a dry process (dry method) thin film forming method, there is a vacuum vapor method. For example, Journal of Applied Physics, Volume 36, Nα4, 194
5 April pages 1453 to 1460 (JOUR
NAL OF APPLIED PI{YSICSVO
LUME36. NUMBER4 APRIL 196
5 pp1453-1460), there is a report on the formation of organic single crystal thin films. According to this method, it is possible to form a thin film with excellent crystallinity and orientation.

その他のドライプロセスによる薄膜の形成法としては、
プラズマ重合法がある。これは、例えば,日本化学会誌
81111 (1987年)第2019頁から第202
4頁において、金属フタ口シアニンプラズマ重合膜につ
いて報告されている.本手法によれば、光電変換能力な
どをもつ機能性薄膜も形成できるばかりでなく、一般に
機械的強度,耐熱性に優れた薄膜形成ができる。
Other dry process methods for forming thin films include:
There is a plasma polymerization method. This is, for example, Journal of the Chemical Society of Japan 81111 (1987) pages 2019 to 202
On page 4, a cyanine plasma polymerized film with a metal lid is reported. According to this method, it is not only possible to form a functional thin film with photoelectric conversion ability, but also to form a thin film that generally has excellent mechanical strength and heat resistance.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ウエットプロセスによる有機薄膜形成法は、量産性にも
優れ,現在は最良の薄膜形成法であるが、次世代素子開
発に用いられる有機薄膜形成法に対する技術課題を考え
た場合,従来のウエットプロセスでは対処が困難な課題
がいくつか呪われてきた。
The organic thin film formation method using the wet process has excellent mass productivity and is currently the best thin film formation method.However, when considering the technical issues with the organic thin film formation method used for the development of next-generation devices, the conventional wet process It has been cursed with some challenges that are difficult to deal with.

例えば、液晶ディスプレイは高精細化,カラー化,大画
面化が要求され、表示素子と駆動回路を一体化したアク
ティブマトリックス方式による液晶ディスプレイの開発
が精力的に展開されている。
For example, liquid crystal displays are required to have higher definition, color, and larger screens, and active matrix liquid crystal displays that integrate display elements and drive circuits are being actively developed.

1つのディスプレイには数十〇角のガラス板上に、数万
〜数十万個のトランジスタが形成される。ここで、トラ
ンジスタ作製工程における均一なフオトレジスト膜形成
が問題になっている。回転塗布法では均一な膜厚を得る
ために、毎分3000回転程度で基板を回転させ塗布す
るが、基板が大型化すると基板端の速度は音速に近いほ
ど高速になる。基板を安定に回転,保持し、均一な塗布
を行なうのは,現状技術では不可能である。
A single display has tens to hundreds of thousands of transistors formed on a glass plate several tens of square meters in size. Here, uniform formation of a photoresist film in the transistor manufacturing process has become a problem. In the spin coating method, coating is performed by rotating the substrate at about 3000 revolutions per minute in order to obtain a uniform film thickness, but as the substrate becomes larger, the speed at the edge of the substrate becomes faster, approaching the speed of sound. It is impossible with current technology to stably rotate and hold the substrate and apply uniform coating.

半導体素子の眉間絶縁膜についてもウエットプロセスの
問題点が指摘されている。絶縁膜として用いられるポリ
イミド膜は,従来、ジアミノ化合物とテトラカルボン酸
(またはその誘導体)とを有機極性溶媒中で重合させて
ボリアミド酸ワニスとし、これを基板上に流延した後,
加熱乾燥,ポリイミド化する方法が採られて′きた(例
えば特公昭36−10999号公報参照)。半導体素子
の高集積化の要求に対応して膜厚lμm程度で十分な絶
縁性能が求められてきているが,上記方法ではピンホー
ルを完全には除去できない、また、不純物の混入が起り
易いという問題があるため、実用に耐え得る膜質は達成
されていない. また、磁気ディスク表面の摩耗防止に有機潤滑層がやは
り湿式で形成されているが,記録密度向上のニーズに応
えるべく、従来、ウエットプロセスによって形成される
磁性記録層が、ドライプロセスにより形成されるように
なってきている。これに伴い、形成された膜質の維持と
膜形成の能率向上のため、潤滑層形成のドライプロセス
化が必要となっている。
Problems with the wet process have also been pointed out for the glabella insulating film of semiconductor devices. Conventionally, polyimide films used as insulating films are made by polymerizing diamino compounds and tetracarboxylic acids (or their derivatives) in an organic polar solvent to form a polyamic acid varnish, which is then cast onto a substrate.
A method of heat drying and polyimidation has been adopted (for example, see Japanese Patent Publication No. 10999/1983). In response to the demand for higher integration of semiconductor devices, sufficient insulation performance is required with a film thickness of about 1 μm, but pinholes cannot be completely removed using the above methods, and impurities are likely to be mixed in. Due to these problems, film quality that can withstand practical use has not been achieved. Additionally, an organic lubricant layer is still formed wet to prevent wear on the magnetic disk surface, but in order to meet the need for increased recording density, the magnetic recording layer, which was conventionally formed by a wet process, is now formed by a dry process. It's starting to look like this. Along with this, in order to maintain the quality of the formed film and improve the efficiency of film formation, it has become necessary to use a dry process for forming the lubricant layer.

ウエットプロセスにかわるべき、ドライプロセスによる
有機薄膜の形成において、真空蒸着法とプラズマ重合法
は、上述したような利点があるが、前者については、大
面積の或膜が難しい、或膜速度が遅い,真空蒸着のでき
る物質が限定される(例えば、蒸発させるために温度を
上げると、重合反応を起すような物質は使用できない。
In forming organic thin films by dry processes, which should replace wet processes, vacuum evaporation and plasma polymerization have the above-mentioned advantages, but with the former, it is difficult to form large-area films, or the film speed is slow. , substances that can be vacuum-deposited are limited (for example, substances that cause a polymerization reaction when the temperature is raised for evaporation cannot be used).

)という問題がある.後者については、分子組成や分子
配列の乱れが起り易く,分子鎖配向の制御も難しいとい
う問題がある. 本発明は上述の点に鑑みなされたもので,その目的とす
るところは、ピンホール,不純物の混入,分子組成や分
子配列の乱れ等が無い有機薄膜を、大面積に、かつ、高
速で形成できる有機薄膜形成法、及びこれを実現するた
めの装置を提供するにある。
) There is a problem. Regarding the latter, there are problems in that the molecular composition and molecular arrangement are easily disturbed, and it is difficult to control the molecular chain orientation. The present invention was made in view of the above points, and its purpose is to form an organic thin film over a large area and at high speed without pinholes, impurity contamination, and disturbances in molecular composition and molecular arrangement. The purpose of the present invention is to provide a method for forming an organic thin film that can be performed, and an apparatus for realizing the method.

又、他の目的は、大面積の粒子線を得るためのスパッタ
リング現象を利用した粒子線発生器を提供するにある. 〔課題を解決するための手段〕 上記目的は,真空中に置かれた有機化合物からなるター
ゲットを,同有機化合物を構或する各原子を連結せしめ
るフアンデアワールス力による分子結晶性の結合と共有
結合などフアンデアワールス力以外による非分子結晶性
の結合のうち、分子結晶性の結合を切断できるほど高く
、かつ非分子結晶性の結合を切断するほどは高くないエ
ネルギーをもつ粒子線、選択的に分子結晶性の結合を切
断できるエネルギーをもつ粒子線、あるいは約10電子
ボルト以下のエネルギーをもつ粒子線で照射したり、約
10電子ボルト以下のエネルギーで切断される分子結晶
性を有するターゲットに粒子線を照射し、ターゲットか
らスパッタリングにより飛散する粒子を、これに対向し
て置かれた基板上に付着堆積させ,所望の有機化合物の
薄膜を形成することによって達成される。
Another object of the present invention is to provide a particle beam generator that utilizes the sputtering phenomenon to obtain a large area particle beam. [Means for solving the problem] The above purpose is to connect a target made of an organic compound placed in a vacuum with molecular crystalline bonds due to the Van der Waals force that connect the atoms constituting the organic compound. A particle beam with energy high enough to break molecular crystalline bonds but not high enough to break non-molecular crystalline bonds among non-molecular crystalline bonds caused by other than Van der Waals forces such as bonds, selective irradiation with particle beams that have energy that can break molecular crystalline bonds, or particle beams that have energy of about 10 electron volts or less, or targets with molecular crystallinity that can be broken by energy of about 10 electron volts or less. This is accomplished by irradiating a particle beam and depositing particles scattered from a target by sputtering on a substrate placed opposite to the target to form a thin film of the desired organic compound.

更に、他の目的は、真空容器と、この真空容器内に粒子
線の原料となるガスを導入する導入管と,該導入管で導
入された原料ガスの融点以下の温度に冷却保持し、その
表面に原料ガスの固化層が形成される冷却板と、該冷却
板表面に形成される原料ガスの固化層を照射してスパッ
タ粒子を放出させるイオン源と、このイオン源によりス
パッタリングされた粒子を取出すために真空容器の一部
に設けられた開口部とからなる粒子線発生器とすること
により達成される。
Furthermore, another purpose is to provide a vacuum vessel, an introduction tube for introducing gas that becomes a raw material for particle beams into the vacuum vessel, and a system for cooling and maintaining the raw material gas introduced through the introduction tube at a temperature below the melting point. A cooling plate on which a solidified layer of raw material gas is formed; an ion source that irradiates the solidified layer of raw material gas formed on the surface of the cooling plate to release sputtered particles; This is achieved by using a particle beam generator consisting of an opening provided in a part of the vacuum container for extraction.

〔作用〕[Effect]

上記有機化合物からなるターゲットを.前述した所定の
エネルギーをもつ粒子線を照射すると、有機化合物を構
成する各原子を連結せしめるフアンデアワールス力によ
る分子結晶性の結合と共有結合などフアンデアワールス
力以外による非結晶性の結合(両者をまとめて、不均一
結合性分子結晶と呼ぶこともある)のうち、分子結晶性
の結合が切れ、非分子結晶性の結合で連結された分子が
、スパッタリングにより飛散する。飛散した分子の一部
は基板に到着し、再度分子性結晶の結合が起り有機化合
物の薄膜が形成される。
A target made of the above organic compound. When irradiated with the particle beam with the predetermined energy mentioned above, molecular crystalline bonds due to the Van der Waals force that connect the atoms constituting the organic compound, and amorphous bonds due to non-Van der Waals forces such as covalent bonds (both (collectively referred to as heterogeneous molecular crystals), molecular crystalline bonds are broken and molecules connected by non-molecular crystalline bonds are scattered by sputtering. Some of the scattered molecules reach the substrate, where molecular crystals bond again to form a thin film of an organic compound.

通常のスパッタリングによる戊膜広では、500電子ボ
ルトから数キロ電子ボルトの粒子線でターゲットを照射
するため、有機化合物中の分子の結合多くが切断され,
ターゲットが炭化される。このため、基板上に有機化合
物の薄膜を形成するのは困難であるが、本発明の方法で
は、ターゲッ1一を照射する粒子線は,10電子ボルト
程度と極めて低いため、原料物質が炭化するといった問
題はない。更に、形成された薄膜内の分子組成等の乱れ
は極めて小さい6 また,スパッタリングによって飛散する分子は、1〜数
電子ボルトのエネルギーを持っているため、ち密な薄膜
形成が可能であり,ピンホールの発生や不純物の混入が
少ない。更に、本発明では、分子結晶性の結合を、粒子
線照射により切断し、スパッタングを起しているため、
スパッタ率は従来方法に比較して、かなり大きく、高速
成膜が可能である. 更に、本発明の粒子線発生器では、真空中に設けた冷却
板に粒子線の原料となるガスを供給し,冷却板上で供給
されたガスを固化させ、それを数キロボルトの希ガスイ
オンで照射する。その際、スパッタリングで放出される
粒子をビーム状に取出すものである. 〔実施例〕 以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。
In conventional sputtering, the target is irradiated with a particle beam of 500 electron volts to several kiloelectron volts, which breaks many of the molecular bonds in organic compounds.
The target is carbonized. For this reason, it is difficult to form a thin film of an organic compound on a substrate, but in the method of the present invention, the particle beam that irradiates the target 11 is extremely low at about 10 electron volts, so the raw material is carbonized. There are no such problems. Furthermore, the disturbance in the molecular composition etc. within the formed thin film is extremely small6.Moreover, the molecules scattered by sputtering have an energy of 1 to several electron volts, so it is possible to form a dense thin film, and pinholes can be formed. There is little generation of impurities or contamination of impurities. Furthermore, in the present invention, molecular crystalline bonds are broken by particle beam irradiation to cause sputtering.
The sputtering rate is considerably higher than that of conventional methods, and high-speed film formation is possible. Furthermore, in the particle beam generator of the present invention, the gas that is the raw material for the particle beam is supplied to a cooling plate installed in a vacuum, the supplied gas is solidified on the cooling plate, and it is converted into rare gas ions of several kilovolts. Irradiate with. At that time, the particles emitted by sputtering are taken out in the form of a beam. [Example] Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the illustrated example.

(実施例 その1) 第1図は,ホトレジストをシリコン基板上に形成するの
に本発明を適用した場合の装置構或図である.図に示す
ように,真空容器1には,原料物質であるターゲット8
,基板ホールダ6にて取付けられたシリコン基板7、こ
のシリコン基板7を加熱するためのヒータ5、並びにイ
オン源2とが配置されている.真空容器1内は、排気口
9から排気装置(図示せず)により5 X 1 0−7
Torrまで真空排気される。
(Example 1) Figure 1 is a diagram of an apparatus configuration when the present invention is applied to form photoresist on a silicon substrate. As shown in the figure, the vacuum vessel 1 contains a target 8 which is a raw material.
, a silicon substrate 7 attached by a substrate holder 6, a heater 5 for heating this silicon substrate 7, and an ion source 2 are arranged. The inside of the vacuum container 1 is 5 x 1 0-7 by an exhaust device (not shown) from an exhaust port 9.
It is evacuated to Torr.

第1図の装置を使用し、フェノールノボラツク樹脂−ナ
フトキシンアジド系感光剤からなるボジ型レジストを形
成した。
Using the apparatus shown in FIG. 1, a positive resist consisting of a phenol novolac resin and a naphthoxine azide based photosensitizer was formed.

アルカリ可溶性ボリマーとしてフェノールノボラツク樹
脂(群栄化学工業製、重量平均分子量2000)75重
量%と感光性溶解阻害剤として2,3.4−トリヒドロ
キシベンゾフエノンのナフトキノンジアジドスルホニル
エステル体(東洋合成工業製)25重量%とからなる感
光性樹脂組成物を、まず粒径0.5−2++nFif度
の微粒状にし,次いでメノウ鉢にて粉状にした後、加圧
して薄い円柱状(直径loom,厚さ1IIn)のター
ゲット8とした. イオン源2から、約6〜10電子ボルトのエネルギーを
もったアルゴンイオンビーム20を発生させ、ターゲッ
ト8に照射すると,スパッタ粒子21が飛散し,6イン
チシリコンウエハー基板7上にフォトレジスト膜が形成
される。基板7の温度は約60℃であり、20分間の成
膜(イオン照射)時間で、1.2 μmのフォトレジス
ト膜が得られた。触針式膜厚計を用いて測定した膜厚の
バラツキは、0.1μm以下であった. ストライプ状パターンのマスク(ストライプ幅1μm、
ピッチ42μm)を用い、光源に(株)キヤノン社製P
LA5(IIF (1 1.0mW/a#, 405n
m)を用いて4秒間露光した後、市販の現像液NMD−
3 (東京応化製)で現像した。次に、平行平板のドラ
イエッチング装置を用いて, CIlF3ガス圧↓Qm
Torr.周波数13.56MHzのもとで5分間エッ
チングし,市販の剥離液S−502 (東京応化製)に
よりレジスト膜を除去した(剥離条件:140℃、10
分間). 比較のために上記フェノールノボラツク樹脂一ナフトキ
ノンジアジド系感光剤をエチルセロソルブアセテートに
溶解させ、回転塗布後プリベーク(85℃、25分)、
ポストベーク(145℃、20分)を経てレジスト膜を
形成した。次いで、現像,エッチング,剥離を同様のプ
ロセスで行なつた。
Phenol novolac resin (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd., weight average molecular weight 2000) is 75% by weight as an alkali-soluble polymer, and naphthoquinonediazide sulfonyl ester of 2,3,4-trihydroxybenzophenone (manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) is used as a photosensitive dissolution inhibitor. A photosensitive resin composition consisting of 25 wt% , thickness 1IIn). An argon ion beam 20 having an energy of about 6 to 10 electron volts is generated from the ion source 2, and when the target 8 is irradiated with the argon ion beam 20, sputtered particles 21 are scattered and a photoresist film is formed on the 6-inch silicon wafer substrate 7. be done. The temperature of the substrate 7 was about 60° C., and a 1.2 μm photoresist film was obtained in a film formation (ion irradiation) time of 20 minutes. The variation in film thickness measured using a stylus-type film thickness meter was 0.1 μm or less. Striped pattern mask (stripe width 1 μm,
Pitch of 42 μm) was used as the light source, and P manufactured by Canon Inc. was used as the light source.
LA5(IIF (1 1.0mW/a#, 405n
After exposure for 4 seconds using a commercially available developer NMD-
3 (manufactured by Tokyo Ohka). Next, using a parallel plate dry etching device, CIF3 gas pressure↓Qm
Torr. Etching was performed for 5 minutes at a frequency of 13.56 MHz, and the resist film was removed using a commercially available stripping solution S-502 (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) (peeling conditions: 140°C, 10
minutes). For comparison, the above phenol novolak resin and naphthoquinone diazide photosensitizer were dissolved in ethyl cellosolve acetate, and after spin coating, prebaking (85°C, 25 minutes),
A resist film was formed through post-baking (145° C., 20 minutes). Next, development, etching, and peeling were performed using the same process.

上記2つの試料を走査型電子顕微鏡で観察した結果,ピ
ッチ2μm,幅1μm,深さ0.5μmの良好なストラ
イプパターンがいずれの試料についても形成されている
ことを確認した。
As a result of observing the above two samples with a scanning electron microscope, it was confirmed that a good stripe pattern with a pitch of 2 μm, a width of 1 μm, and a depth of 0.5 μm was formed in both samples.

(実施例 その2) 第2図は、実施例その1と同様のホトレジストを,アル
ミニウム板上に形成するのに本発明を適用した場合の装
置構成図である。図に示すように真空容器{には、原料
物質である4つのターゲット8,基板ホールダ6に取付
けられた基板7,基板ホールダ6を2次元的に移動でき
るx−Yステージ17、並びに2つのイオン源2とが配
置される。真空容器1は,第1図の装置と同様に真空排
気される。
(Example 2) FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an apparatus in which the present invention is applied to form a photoresist similar to that in Example 1 on an aluminum plate. As shown in the figure, the vacuum chamber {includes four targets 8 that are raw materials, a substrate 7 attached to a substrate holder 6, an x-Y stage 17 that can move the substrate holder 6 two-dimensionally, and two ion Source 2 is arranged. The vacuum container 1 is evacuated similarly to the apparatus shown in FIG.

1つのターゲットの寸法は、1 5 0 m X 1 
5 0通(厚み1mm)であり,作成方法については,
実施例その1と全く同じである。基板7は、表面研磨し
た500anX500nn(厚み3nn)のアルミニウ
ム板を用いた。ターゲット8を、イオン源2で発生させ
た約6〜10電子ボルトのアルゴンイオンビーム20で
照射し,スパッタされた粒子2lを基板7に付着堆積さ
せ、フォトレジスト膜を形成した。その際、X−Yステ
ージ17を移動させることにより、基板7を2次元的に
移動させながら成膜した.或膜時間は約40分で、形成
されたレジスト膜の膜厚は中央付近で1.3 μm、4
隅では{〜1.2 μmでほぼ均一に戊膜されているこ
とを確認した。
The dimensions of one target are 150 m x 1
50 pieces (thickness 1mm), and how to make them is as follows.
This is exactly the same as Example 1. As the substrate 7, a surface-polished aluminum plate of 500 an x 500 nn (thickness: 3 nn) was used. The target 8 was irradiated with an argon ion beam 20 of about 6 to 10 electron volts generated by the ion source 2, and 2 l of sputtered particles were deposited on the substrate 7 to form a photoresist film. At this time, the film was formed while moving the substrate 7 two-dimensionally by moving the X-Y stage 17. The coating time was approximately 40 minutes, and the thickness of the formed resist film was 1.3 μm near the center.
It was confirmed that the corners were coated almost uniformly with a thickness of ~1.2 μm.

実施例その1で用いたマスクを使い,4隅と中央の5ケ
所をパターン露光し、次いでエッチング,剥離を行なっ
た。エッチングは、実施例その工と同じ装置を使用し、
AQCQsガス5mTorrの下で5分間行った。剥離
は実施例そのtと同様にした。
Using the mask used in Example 1, pattern exposure was performed at five locations at the four corners and the center, followed by etching and peeling. For etching, the same equipment as in the example was used.
The test was carried out for 5 minutes under AQCQs gas of 5 mTorr. Peeling was carried out in the same manner as in Example t.

5ケ所の表面を走査型電子顕微鏡で観察し,実施例その
1と同様のストライプパターンが形成されることを確認
した. 実施例その1.2に示したように、本発明によれば,ウ
エットプロセスでは困難な大面積のパタニングが可能に
なり、しかも、従来のドライプロセスの欠点とされたフ
ォトレジストの感度、あるいは成膜速度も大幅に改善さ
れる。これは、本発明では、低エネルギーイオンビーム
(粒子線)のスパッタリングを利用することにより、こ
れまで開発された高感度のレジスト材料がそのままドラ
イプロセス系で使用可能になり、その有機化合物からな
るターゲットのスパッタ率が従来の無機レジスト材のス
パッタ率に対してかなり高いためである. (実施例 その3) 第1図に記載した装置を使用し、シリコン基板上にポリ
イミド膜(絶縁膜)を形成した。ターゲット8は,4−
アミノフタル酸無水物を加圧形成した薄い円柱状のもの
を、基板7は300℃に加熱した6インチシリコンウエ
ハーを用いた。なお、ターゲット8は、室温程度に冷却
した。
The surfaces at five locations were observed using a scanning electron microscope, and it was confirmed that a stripe pattern similar to that in Example 1 was formed. As shown in Example 1.2, according to the present invention, it is possible to pattern a large area, which is difficult with a wet process, and it also reduces the sensitivity of the photoresist, which was a drawback of the conventional dry process. Film speed is also significantly improved. In the present invention, by using sputtering with a low-energy ion beam (particle beam), the highly sensitive resist materials developed so far can be used as they are in a dry process system, and the target made of the organic compound can be used as is. This is because the sputtering rate of this material is considerably higher than that of conventional inorganic resist materials. (Example 3) Using the apparatus shown in FIG. 1, a polyimide film (insulating film) was formed on a silicon substrate. Target 8 is 4-
A 6-inch silicon wafer heated to 300° C. was used as the substrate 7, which was a thin cylinder made of aminophthalic anhydride formed under pressure. Note that the target 8 was cooled to about room temperature.

ターゲット8に,約6〜10電子ボルトのアルゴンを照
射し,ターゲット8をスパッタして、基板7上にポリイ
ミド膜を形成した。約25分間の成膜時間で膜厚1.5
μmのポリイミド膜を得た.形成したポリイミド膜は強
靭で分子量低下によって生じる脆さは見られなかった. 成膜ポリイミド膜が良好な絶縁特性を有していることを
電気抵抗の測定から確認した。更に,ウエットプロセス
では避けることが難しいピンホールの無い膜が形成され
たことを確認した。
The target 8 was irradiated with argon at about 6 to 10 electron volts, and the target 8 was sputtered to form a polyimide film on the substrate 7. Film thickness of 1.5 in approximately 25 minutes of film formation time
A μm polyimide film was obtained. The polyimide film formed was strong and showed no brittleness caused by a decrease in molecular weight. It was confirmed from electrical resistance measurements that the formed polyimide film had good insulation properties. Furthermore, it was confirmed that a film was formed without pinholes, which are difficult to avoid in a wet process.

本発明によれば、これまで加熱によって重合が進行し、
真空蒸着法などで戊膜が困難とされた4一アミノフタル
酸無水物に代表される1分子中にアミノ基と互いに隣接
する2つのカルボン酸,またはそのエステル化合物,a
無水物とを有する化合物を,ほとんど変化させることな
くスパッタリングし,基板上に堆積させ,その基板上で
重合させることが可能になる.その結果、ピンホールの
無い絶縁性能に優れたポリイミド膜が得られる。
According to the present invention, polymerization progresses by heating,
Two carboxylic acids adjacent to an amino group in one molecule, such as 4-aminophthalic anhydride, or their ester compounds, which are difficult to form using vacuum evaporation methods, etc.
It becomes possible to sputter a compound containing anhydride and anhydride with almost no change, deposit it on a substrate, and polymerize it on the substrate. As a result, a polyimide film with excellent insulation performance and no pinholes can be obtained.

(実施例 その4) 第3図は、含フッ素ポリマー膜をアルミ基板上に形成す
るのに本発明を適用した場合の装置構或図である。図に
示すように、真空容器1には、ガス供給管11,冷却ヘ
ッド10,基板ホールダ6に取付けられた基板7,加熱
用ヒータ5,イオンg2、並びにレーザ光発生装置15
が配置される。
(Example 4) FIG. 3 is a diagram of an apparatus configuration when the present invention is applied to form a fluorine-containing polymer film on an aluminum substrate. As shown in the figure, the vacuum container 1 includes a gas supply pipe 11, a cooling head 10, a substrate 7 attached to the substrate holder 6, a heater 5, ions g2, and a laser beam generator 15.
is placed.

真空容器1は、排気口9から排気装置(図示せず)によ
りI X 1 0−7Torr程度まで真空排気される
The vacuum container 1 is evacuated to about IX10-7 Torr through an exhaust port 9 by an exhaust device (not shown).

冷却ヘッド10は、冷凍機(図示せず)で液体窒素温度
程度まで冷却できる。レーザ光発生装置15は,パルス
動作のCO2 レーザであり、出力は最大1ジュールで
ある。
The cooling head 10 can be cooled to about the temperature of liquid nitrogen using a refrigerator (not shown). The laser light generator 15 is a pulsed CO2 laser with a maximum output of 1 joule.

成膜は次のように行なった。H C F sとC2F2
の混合ガスをガス供給管(ノズル)11から液体窒素温
度に冷やした冷却ヘッド10上に導入し,固化層23を
形成し、これをターゲットとした。
Film formation was performed as follows. H C F s and C2F2
The mixed gas was introduced from the gas supply pipe (nozzle) 11 onto the cooling head 10 cooled to liquid nitrogen temperature to form a solidified layer 23, which was used as a target.

イオン源2で発生させた約6〜工O電子ボルトのアルゴ
ンイオンビーム20で固化層23を照射するとともに,
波長10.6μmの赤外レーザ光22、0.5 ジュー
ルを照射すると、スパッタされた粒子(分子)21が飛
散する。その粒子21の■部は、100℃に保持した鏡
面研摩された5インチアルミニウム基板(厚み1隠)7
上に付着堆積し、薄膜が形成される。以下の評価試験の
ために、膜厚100人の成膜を行なった。なお,レーザ
光22はラジカルの生成を増加するために照射される.
レーザ光22を照射しなくとも、成膜は可能であるが、
その場合は成膜速度は低下する。
The solidified layer 23 is irradiated with an argon ion beam 20 of approximately 6 to 0 electron volts generated by the ion source 2, and
When the infrared laser beam 22 with a wavelength of 10.6 μm is irradiated with 0.5 Joule, the sputtered particles (molecules) 21 are scattered. The part ■ of the particle 21 is a mirror-polished 5-inch aluminum substrate (thickness 1) held at 100°C.
A thin film is formed on top. For the following evaluation test, 100 people formed a film with a thickness of 100. Note that the laser beam 22 is irradiated to increase the generation of radicals.
Although it is possible to form a film without irradiating the laser beam 22,
In that case, the film formation rate decreases.

得られた膜は、架橋高分子と推定され、構成元素比はC
:34.8%,H:12.3%,F:52.6%である
.成膜速度は500A/分である。この含フッ素ポリマ
ー膜をコートしたアルミニウム基板を,摺動試験機にか
けて潤滑性能を試験した。
The obtained film is estimated to be a crosslinked polymer, and the constituent element ratio is C.
: 34.8%, H: 12.3%, F: 52.6%. The film formation rate was 500 A/min. The lubrication performance of the aluminum substrate coated with this fluoropolymer film was tested using a sliding tester.

直径30aiの球面サファイア摺動子を用い,荷重20
g,周速20m/sの条件で、20000回転後の表面
を目視w4測し,潤滑層が破壊されていないことを確認
し、この膜が優れた潤滑性能をもっていることが明らか
になった6また,この膜は良好な耐食性を有しているこ
とを確認した。
Using a spherical sapphire slider with a diameter of 30ai, a load of 20
We visually measured the surface after 20,000 rotations at a circumferential speed of 20 m/s and confirmed that the lubricating layer was not destroyed, which revealed that this film had excellent lubrication performance6. It was also confirmed that this film had good corrosion resistance.

比較のために,本実施例で用いたのと同じ混合ガスを用
いて,プラズマ重合法でも成膜を行なった.得られた膜
は、3次元的に架橋しており、良好な潤滑性能は得られ
ているが、腐食し易いことが判明した。或膜速度は35
0入/分程度である。
For comparison, film formation was also performed using the plasma polymerization method using the same gas mixture as used in this example. Although the obtained film was three-dimensionally crosslinked and had good lubrication performance, it was found that it was easily corroded. The film speed is 35
The rate is about 0 inputs/minute.

本発明によれば、HCF3とC 2 F a混合ガスの
固化層を、低エネルギーのイオンで照射することにより
、基板上に鎖状の架橋高分子の薄膜を形成でき,良好な
摺動性能を実現できるばかりでなく、従来のプラズマ重
合法に比較して、耐食性が向上し、或膜速度も高くなる
効果がある。
According to the present invention, by irradiating a solidified layer of HCF3 and C 2 Fa mixed gas with low-energy ions, a chain-shaped crosslinked polymer thin film can be formed on a substrate, and good sliding performance can be achieved. Not only can this be realized, but it also has the effect of improving corrosion resistance and increasing the film speed compared to conventional plasma polymerization methods.

第3図の装置を用いた成膜において、固化層を形成する
ための原料物質の圧力・温度の戒膜条件については、言
及していない。この点に関して、詳しく説明する。
In film formation using the apparatus shown in FIG. 3, no mention is made of the film conditions such as the pressure and temperature of the raw materials for forming the solidified layer. This point will be explained in detail.

本発明の一実施例を第4図により説明する。同図は、原
料物質の圧力・温度制御が可能なa膜形成装置の装置構
或図である。図に示すように,真空容器1にイオン源2
が、真空容器1内には基板ホールダ6に取付けられた基
板7、原料物質の固化層を形成するための冷却ヘッド↓
0,並びに常温,常圧で気体、あるいは液体の原料物質
を真空中に導入するための原料物質導入管40が配置さ
れている.原料物質導入管40への原料物質の供給は,
圧力・温度制御室42から行なわれるが、圧力・温度制
御室42では原料物質の流量を変化させることで圧力を
、冷却板4lとヒータ43を動作させることにより,原
料物質の温度を制御できる。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This figure is an apparatus configuration diagram of an a-film forming apparatus capable of controlling the pressure and temperature of the raw material. As shown in the figure, an ion source 2 is placed in a vacuum chamber 1.
However, inside the vacuum container 1 are a substrate 7 attached to a substrate holder 6 and a cooling head for forming a solidified layer of the raw material↓
0, and a raw material introduction pipe 40 for introducing a gaseous or liquid raw material into the vacuum at room temperature and pressure. The raw material is supplied to the raw material introduction pipe 40 by
This is carried out from the pressure/temperature control chamber 42. In the pressure/temperature control chamber 42, the pressure can be controlled by changing the flow rate of the raw material, and the temperature of the raw material can be controlled by operating the cooling plate 4l and the heater 43.

第4図の装置は次のように動作する。冷却ヘッド10上
に、原料物質導入管40から有機化合物からなり、所定
の圧力・温度になった原料物質が供給される。冷却ヘッ
ド10は、冷凍機(図示せず)により、原料物質の凝固
温度以下に保持されているため、固化層23が形成され
る。この固化層23を、イオン源2で発生させた約10
ff1子ボルト以下のイオンビームで照射すると、固化
層23から粒子がスパッタし、所定の温度に保たれた基
板7上に有機化合物の薄膜が形成される。
The apparatus of FIG. 4 operates as follows. A raw material made of an organic compound and brought to a predetermined pressure and temperature is supplied onto the cooling head 10 from a raw material inlet pipe 40 . Since the cooling head 10 is maintained at a temperature below the solidification temperature of the raw material by a refrigerator (not shown), a solidified layer 23 is formed. This solidified layer 23 was generated by the ion source 2.
When irradiated with an ion beam of ff1 covolt or less, particles are sputtered from the solidified layer 23 and a thin film of an organic compound is formed on the substrate 7 kept at a predetermined temperature.

原料物質が気体の場合、原料物質導入管40からの気体
の供給(吹き出し)は,その速度が音速以下で行なわれ
るように,圧力・温度制御室42で制御する。音速以上
の速度で気体を吹き出すと、真空容器1内にm撃波が発
生し、成膜にも好ましくない影響を及ぼす。しかし、気
体の吹き出し速度が音速以下の場合は、速度が高い程、
固化層23の戒長が早いことがわかった。従って、成膜
にあたってはスパッタによる固化層23の減少を過不足
なく補充する最適な気体の吹き出し速度を設定するのが
好ましい。
When the raw material is a gas, the supply (blowout) of the gas from the raw material introduction pipe 40 is controlled by the pressure/temperature control chamber 42 so that the speed is less than the speed of sound. When gas is blown out at a speed higher than the speed of sound, m-impact waves are generated within the vacuum container 1, which has an undesirable effect on film formation. However, if the gas blowing velocity is less than the speed of sound, the higher the velocity, the more
It was found that the length of the solidified layer 23 was faster. Therefore, when forming a film, it is preferable to set an optimum gas blowing speed to replenish the loss of the solidified layer 23 due to sputtering.

一般的には、有機化合物の温度変化による組成変化等の
影響を少なくするため,原料物質の温度と冷却ヘッド1
0の温度差は小さいほうが良い。
In general, in order to reduce the effects of composition changes due to temperature changes in organic compounds, the temperature of the raw material and the temperature of the cooling head 1 are
The smaller the temperature difference at 0, the better.

気体状の原料物質を用いる場合、これまで成膜に用いた
原料物質の範囲では、原料物質の温度を沸点より5℃な
いし10℃高くし、冷却ヘッド10の温度は.[料物質
の融点より5℃ないし10℃低くすると良好な成膜がで
きた。
When using a gaseous raw material, the temperature of the raw material is 5°C to 10°C higher than the boiling point, and the temperature of the cooling head 10 is . [Good film formation was achieved when the temperature was 5°C to 10°C lower than the melting point of the raw material.

次に原料物質の具体例として、テトラフルオ口エチレン
(CFz=CFz)を用いた場合について説明する。原
料物質の温度を−70℃,冷却ヘッド10の温度を−1
50℃とすると、融点−142.5℃の原料物質は固化
層23を形成する。これを,約6〜10電子ボルトのア
ルゴンイオンビーム20で照射することによりスパッタ
し、100℃に保持したアルミニウム基板7に薄膜を形
成した。
Next, a case where tetrafluoroethylene (CFz=CFz) is used as a specific example of the raw material will be described. The temperature of the raw material is -70℃, the temperature of the cooling head 10 is -1
When the temperature is 50° C., the raw material having a melting point of −142.5° C. forms a solidified layer 23 . This was sputtered by irradiating it with an argon ion beam 20 of about 6 to 10 electron volts to form a thin film on the aluminum substrate 7 maintained at 100°C.

形成された薄膜の構或元素比を調べた結果、形成された
i膜はポリテトラフルオロエチレン←CFt−CFx+
i5であり,原料物質の温度を室温として成膜した場合
に見られた組戒の乱れも,ほとんど無いことがわかった
As a result of examining the compositional element ratio of the formed thin film, it was found that the formed i-film was polytetrafluoroethylene←CFt-CFx+
i5, and it was found that there was almost no disturbance in the composition that was observed when the film was formed with the temperature of the raw material at room temperature.

第5図は、原料物質の圧力・温度制御が可能な薄膜形成
装置の変形例である。この装置は、基板7を照射するた
めのイオン源45が配置されている以外は、第4図の装
置と同じである。第5図の装置を使用し、原料物質テト
ラフルオ口エチレンを用いて,アルミニウム基板7上に
,薄膜を形成した。形成された膜は、第4図の装置で形
成された膜と同様な、組或の乱れの少ないポリテトラフ
ルオロエチレンであることを確認した。或膜時にイオン
源45で発生させた約5電子ボルトのアルゴンイオンビ
ームで基板7を照射しているため,形成された膜は第4
図の装置を用いて形成した膜に比較して、ち密で、更に
基板7との密着性が良いことが明らかになった。
FIG. 5 shows a modification of the thin film forming apparatus capable of controlling the pressure and temperature of the raw material. This apparatus is the same as that of FIG. 4, except that an ion source 45 for irradiating the substrate 7 is provided. Using the apparatus shown in FIG. 5, a thin film was formed on the aluminum substrate 7 using tetrafluoroethylene as a raw material. It was confirmed that the formed film was polytetrafluoroethylene with less disordered composition, similar to the film formed with the apparatus shown in FIG. During one film, the substrate 7 is irradiated with an argon ion beam of about 5 electron volts generated by the ion source 45, so the formed film is
It was found that the film was denser and had better adhesion to the substrate 7 than the film formed using the apparatus shown in the figure.

第6図は,原料物質の圧力・温度制御が可能な薄膜形成
装置の別の変形例である。同図の装置は第4図とほとん
ど同じであるが、原料物質導入管40が,冷却ヘッド1
0の上方を移動できるようにした点が異なっている。本
装置を用いれば,固化層23の厚さを約一にでき、スパ
ッタで基板7上に形成される薄膜の膜厚分布を均一にで
きる効果がある.第7図は、原料物質導入管40の原料
物質吹き出し部の変形例を示したものである。第7図(
a)は吹き出し部に多数の穴をあけたもの、同図(b)
は吹き出し部をテーバー状に広げ,原料物質が広,範囲
に広がるようにしたもの、同図(c)は1つ、あるいは
複数の穴を有する吹き出し部が首振り運動をするように
したものである。これらの吹き出し部をもつ装置で或膜
を行なうと、形成される薄膜の膜厚が一層均一になると
いう効果がある. 上述した如く、第3図の装置で,良好な潤滑性能を有す
る有機薄膜が形成できることを確認した。
FIG. 6 shows another modification of the thin film forming apparatus capable of controlling the pressure and temperature of the raw material. The device shown in this figure is almost the same as that shown in FIG. 4, except that the raw material introduction pipe 40 is
The difference is that it is possible to move above 0. By using this apparatus, the thickness of the solidified layer 23 can be made approximately equal, and the thickness distribution of the thin film formed on the substrate 7 by sputtering can be made uniform. FIG. 7 shows a modification of the raw material blowing part of the raw material introduction pipe 40. Figure 7 (
Figure a) has many holes drilled in the balloon, and figure (b)
Figure (c) shows one in which the blowing part is widened in a taber shape so that the raw material spreads over a wide range, and Figure (c) shows one in which the blowing part has one or more holes and swings. be. When a certain film is formed using a device having these blow-off parts, the thickness of the formed thin film becomes more uniform. As mentioned above, it was confirmed that an organic thin film having good lubrication performance could be formed using the apparatus shown in FIG.

しかし,この薄膜形成法を、実際のm造工程に適用する
ためには、大面積にわたって均一な成膜を行なう装置を
開発する必要がある。以下では、大面積薄膜形成装置に
ついて説明する. 第8図、及び第9図を用いて、大面積薄膜形成装置の構
造と動作を説明する。第8図に示すうに、真空容器1内
には、イオンg2,常温常圧でガスあるいは液体状の原
料物質を真空中へ導入するための導入管3,冷却ヘッド
4,加熱用フィラメント5,基板ホールダ6、並びに基
板7が配置される。原料物質導入管3は,パイプ状をし
ており、その管表面に軸方向に少なくとも一列に複数個
の穴が開いている。基板7は、第8図で紙面に垂直な方
向に長い直方体(厚さは薄い)をしている。
However, in order to apply this thin film forming method to an actual manufacturing process, it is necessary to develop an apparatus that can uniformly form a film over a large area. Below, we will explain the large-area thin film forming apparatus. The structure and operation of the large-area thin film forming apparatus will be explained using FIGS. 8 and 9. As shown in FIG. 8, the vacuum chamber 1 contains ions g2, an introduction pipe 3 for introducing gas or liquid raw materials into the vacuum at room temperature and normal pressure, a cooling head 4, a heating filament 5, and a substrate. A holder 6 and a substrate 7 are arranged. The raw material introduction tube 3 has a pipe shape, and a plurality of holes are formed in at least one row in the axial direction on the surface of the tube. The substrate 7 has a rectangular parallelepiped shape (thickness is thin) that is long in the direction perpendicular to the plane of the paper in FIG.

冷却ヘッド4は,第9図に示すように円柱形をしており
、冷凍機及び能動機構25により,最低で液体窒素温度
程度に冷却するとともに,中心軸のまわりにすることが
回転可能である.真空容器1は排気装置(図示せず)に
よって、I X 1 0−7Torr程に真空排気され
る. 例えば、H C F aとCzFefi合ガスを、原料
物質供給管3により真空中に導入し.冷却ヘッド4の表
面に混合ガスの固化層を形成する。その固化層を、約6
〜10電子ボルトのエネルギーにもつアルゴンイオンビ
ーム20で照射すると、スパッタされた粒子21は、1
00℃程度に保持されたアルミニウム基板7に付着堆積
し、有1a薄膜が形成される。そ、の際、図で示してい
ないが、上記固化層の付近をC 0 2 レーザ光で照
射し,ラジカルの生戊を促進すれば戊膜速度を向上させ
られる。
The cooling head 4 has a cylindrical shape as shown in FIG. 9, and is cooled to a minimum temperature of liquid nitrogen using a refrigerator and an active mechanism 25, and is rotatable around a central axis. .. The vacuum container 1 is evacuated to about 0-7 Torr by an exhaust device (not shown). For example, a combined gas of H C Fa and CzFefi is introduced into a vacuum through the raw material supply pipe 3. A solidified layer of mixed gas is formed on the surface of the cooling head 4. The solidified layer is approximately 6
When irradiated with an argon ion beam 20 having an energy of ~10 electron volts, the sputtered particles 21
It adheres and deposits on the aluminum substrate 7 maintained at about 00° C. to form a 1a thin film. At that time, although not shown in the figure, the coating speed can be improved by irradiating the vicinity of the solidified layer with C 0 2 laser light to promote the generation of radicals.

第8図の装置により縦長、あるいは横長の大面積基板に
薄膜を形成することができる。
The apparatus shown in FIG. 8 can form a thin film on a large-area substrate that is vertically or horizontally long.

大面積薄膜形成装置の別の例を、第10図を用いて説明
する。本装置では、真空容器1の中に、イオン源2,原
料導入管3,冷却ヘッド4、並びに加熱用フィラメント
5が配置されていることは、第8図の装置と同じである
が、基扱7はほぼ正方形の大面積のものであり,基板送
り機構19により図中、矢印の方向に移動できる点が異
なる。
Another example of a large-area thin film forming apparatus will be explained using FIG. 10. In this apparatus, the ion source 2, raw material introduction tube 3, cooling head 4, and heating filament 5 are arranged in the vacuum container 1, which is the same as in the apparatus shown in FIG. Reference numeral 7 has a large area that is approximately square, and differs in that it can be moved in the direction of the arrow in the figure by a substrate feeding mechanism 19.

本装置における成膜においても、原料供給管3から真空
中に導入した原料物質の固化層を冷却ヘッド4表面に形
成し、イオン源2からのイオンビームでスパッタリング
を起こし、基板7上に薄膜を形成するのは、第8図の装
置の場合と同じであるが、その際、基板7を矢印の方向
に移動させながら成膜することにより、或膜部分が正方
形の大面積基板でも、ほぼH質、膜質が均一な有機薄膜
が形成できる。また、冷却ヘッド4は回転させるため、
原料物質の固化層を形成する部分と、イオンビーム20
の照射される部分を分離できるので、大量のイオンビー
ムを照射でき、その分戊膜速度が高くなる。
In film formation using this apparatus, a solidified layer of the raw material introduced into vacuum from the raw material supply pipe 3 is formed on the surface of the cooling head 4, and sputtering is caused by the ion beam from the ion source 2 to form a thin film on the substrate 7. The film is formed in the same manner as in the case of the apparatus shown in FIG. Organic thin films with uniform quality and film quality can be formed. In addition, since the cooling head 4 is rotated,
The part forming the solidified layer of the raw material and the ion beam 20
Since the irradiated portion of the ion beam can be separated, a large amount of ion beam can be irradiated, and the coating speed increases accordingly.

大面積薄膜形成装置の更に別の例を,第11図を用いて
説明する。本装置では、真空容器lの中に、イオン源2
,原料導入管3,冷却ヘッド4,加熱用フィラメント5
,基板7並びに基板送り機構19が配置されていること
は、第10図の装置と同じであるが,スパッタ粒子を整
形するスリット30、及び基板の送り(移動)速度を変
えるための速度制御回路32を備えている点が異なる。
Still another example of a large-area thin film forming apparatus will be explained using FIG. 11. In this device, an ion source 2 is placed in a vacuum container l.
, raw material introduction pipe 3, cooling head 4, heating filament 5
, the substrate 7 and the substrate feeding mechanism 19 are arranged the same as in the apparatus shown in FIG. The difference is that it is equipped with 32.

本装置における成膜においても、冷却ヘッド4の表面に
形成した原料物質の固化層を、イオンビーム20で照射
し、スパッタされた粒子21を、基板7を移動させなが
ら、薄膜を形成するのは、第10図の場合と同様である
.その際、基板の送り速度を速度制御回路32で制御し
、またスリット30を用いることにより、基板7上に形
成された薄膜の厚さを任意に設定できるとともに、基板
7上の特定部位にのみ,選択的或膜を行なうことも可能
である。これは、特にディスプレイ用の薄膜トランジス
タ形成プロセスにおいて有用である。
In film formation in this apparatus, the solidified layer of the raw material formed on the surface of the cooling head 4 is irradiated with the ion beam 20, and the sputtered particles 21 are formed into a thin film while moving the substrate 7. , is the same as the case in Fig. 10. At this time, by controlling the feeding speed of the substrate with the speed control circuit 32 and using the slit 30, the thickness of the thin film formed on the substrate 7 can be arbitrarily set, and only a specific part of the substrate 7 can be formed. , it is also possible to carry out selective coating. This is particularly useful in thin film transistor formation processes for displays.

これまでの実施例では、ターゲッ1−、あるいは冷却ヘ
ッド表面に形成された固化層を照射するのにイオンビー
ムを用いているが、中性粒子ビームやプラズマなどのそ
の他の粒子線を用いても良い。
In the examples so far, an ion beam is used to irradiate the target 1- or the solidified layer formed on the surface of the cooling head, but other particle beams such as a neutral particle beam or plasma may also be used. good.

粒子の種類についてもアルゴン以外のものを用いても同
様の効果が得られる.戊膜速度は粒子の種類によって異
なる。
Similar effects can be obtained by using particles other than argon. Filming speed varies depending on the type of particle.

ところで.50電子ボルト以下の極めて低いエネルギー
の粒子線を発生させる手段としては、プラズマ源から高
エネルギーの該電粒子を引き出した後、減速して、低い
エネルギーの粒子1(通常、イオンビーム)を得る方法
がよく行なわれる。しかし、この方法では、減速の際粒
子線の発散を抑えるために、静電レンズを用いており、
大面積で粒子線を引出すと収束効果が小さくなるため、
大面積の粒子線を得るのは困難であった。そこで、本発
明ではスパッタリング現象を利用した粒子線発生器を使
用している。ターゲット、あるいは原料物質の固化層を
照射するための粒子線の粒子としては、ターゲット等や
基板上に形成された膜への粒子の取り込みをできるだけ
少なくするため,常温で気体のものが望ましい。本発明
での粒子線発生器では,真空中に設けた冷却板に、粒子
線の原料となるガスを供給し、冷却板上で供給されたガ
スを固化させ,それを数キロボルトの希ガスイオンで照
射する。その際,スパッタリングで放出される粒子を,
ビーム状に取出している。
by the way. As a means of generating a particle beam with extremely low energy of 50 electron volts or less, a method is to extract the high-energy electric particles from a plasma source and then decelerate them to obtain low-energy particles 1 (usually an ion beam). is often done. However, this method uses an electrostatic lens to suppress the divergence of the particle beam during deceleration.
When the particle beam is drawn out over a large area, the convergence effect becomes smaller, so
It was difficult to obtain a particle beam with a large area. Therefore, the present invention uses a particle beam generator that utilizes the sputtering phenomenon. The particles of the particle beam for irradiating the target or the solidified layer of the raw material are preferably those that are gaseous at room temperature in order to minimize the incorporation of particles into the target or the film formed on the substrate. In the particle beam generator of the present invention, a gas that is a raw material for particle beams is supplied to a cooling plate installed in a vacuum, the supplied gas is solidified on the cooling plate, and the gas is converted into rare gas ions of several kilovolts. Irradiate with. At that time, the particles released by sputtering are
It is taken out in a beam shape.

以下、第12図を用いて、粒子発生器の構造と動作を説
明する。該図に示す如く,粒子発生器は,真空容器50
0、同容器500内、又は気密を保って隣接して置かれ
た冷却板505、ガス供給管512、イオン源501.
1!子ビーム発生器517などから或る。イオン源50
1は、ガス供給器513からガスが供給され、電源50
2で制御される。冷却板505は冷凍機506で冷却さ
れるとともに、絶縁物509で真空容器500とは電気
的に絶縁されており、バイアス電源510により直流バ
イアスが印加される。ガス償給管512には、ガス供給
器513より原料ガスが偶給される。
The structure and operation of the particle generator will be explained below using FIG. 12. As shown in the figure, the particle generator includes a vacuum container 50.
0, a cooling plate 505, a gas supply pipe 512, an ion source 501.
1! There is some from the child beam generator 517 and the like. Ion source 50
1 is supplied with gas from a gas supply device 513, and a power supply 50
Controlled by 2. The cooling plate 505 is cooled by a refrigerator 506 and is electrically insulated from the vacuum container 500 by an insulator 509, and a DC bias is applied by a bias power supply 510. The gas compensation supply pipe 512 is supplied with raw material gas from a gas supply device 513.

むお、上記粒子発生器は,ターゲット524,基板52
5を含む成膜室520,排気装置521と気密を保って
連結されている。そして、真空容!18500,成膜室
520を排気装置52lで1×1 0−BTorr程度
の真空にする。冷却板505を液体窒素温度(= 1 
9 6℃)程度に冷却し、ガス供給管512からアルゴ
ンガスを供給すると、冷却板505にアルゴンガスが付
着し固化される。この固化されたアルゴンガス507に
、イオン源501で発生した3キロ電子ボルトのアルゴ
ンイオンを照射すると,アルゴンのスパッタ粒子515
が放出される。これに電子ビーム518を照射すること
により、多くのスパッタ粒子515がイオン化される。
The above particle generator includes a target 524 and a substrate 52.
5 and an exhaust device 521 in an airtight manner. And vacuum! 18500, the film forming chamber 520 is evacuated to about 1×10-BTorr using an exhaust device 52l. The cooling plate 505 is heated to liquid nitrogen temperature (= 1
When the cooling plate 505 is cooled to about 96° C. and argon gas is supplied from the gas supply pipe 512, the argon gas adheres to the cooling plate 505 and solidifies. When this solidified argon gas 507 is irradiated with 3 kiloelectron volt argon ions generated by the ion source 501, argon sputter particles 515
is released. By irradiating this with an electron beam 518, many sputtered particles 515 are ionized.

スパッタ粒子は、放射状に広がるが,そのうち概略冷却
板505の表面に垂直な方向に飛散するスパッタ粒子が
、イオンビーム519として、粒子発生器から取出せる
The sputtered particles spread radially, and the sputtered particles scattered in a direction approximately perpendicular to the surface of the cooling plate 505 can be extracted from the particle generator as an ion beam 519.

第工3図は,イオンビーム519中のアルゴン粒子(イ
オン)のエネルギー分布を静電型エネルギー分析器で測
定したものである。ただし、冷却板505は接地してい
る。この測定では,アルゴン粒子のエネルギーはl電子
ボルト程度が多く、エネルギー分布の半値幅は数電子ボ
ルトである。
FIG. 3 shows the energy distribution of argon particles (ions) in the ion beam 519 measured by an electrostatic energy analyzer. However, the cooling plate 505 is grounded. In this measurement, the energy of the argon particles is often about 1 electron volt, and the half-width of the energy distribution is several electron volts.

第14図は、冷却板505のバイアス電位を変えて,ア
ルゴン粒子のエネルギー分布を測定し、バイアス電圧と
アルゴン粒子の平均エネルギーとの関係を求めたもので
ある。バイアス電圧を8.5ボルト程度で,およそ10
電子ボルトのアルゴンイオンビームが得られることがわ
かる。
In FIG. 14, the energy distribution of argon particles was measured while changing the bias potential of the cooling plate 505, and the relationship between the bias voltage and the average energy of the argon particles was determined. With a bias voltage of about 8.5 volts, approximately 10
It can be seen that an argon ion beam of electron volts can be obtained.

11a子ボルト程度のイオンビーム519は、ターゲッ
ト524に照射され、基板525に成膜がなされる。な
お、ここで説明した粒子線発生器は、成膜以外にも,ア
ルゴンガスのかわりに塩素ガスを用いて,低エネルギー
の塩素イオンビームを発生し,半導体などのエッチング
に用いることもできる。この粒子線発生器では、イオン
ビームを引出すのに、グリッドを用いていないので,エ
ッチングを行なう処理室でのごみが少なく、かつ、イオ
ンビームのエネルギーが低いため、被処理物に与えるダ
メージ(損傷)も少ないという利点がある。
The target 524 is irradiated with the ion beam 519 of approximately 11a subvolt, and a film is formed on the substrate 525. In addition to film formation, the particle beam generator described here can also be used for etching semiconductors and the like by generating a low-energy chlorine ion beam using chlorine gas instead of argon gas. This particle beam generator does not use a grid to extract the ion beam, so there is less dust in the processing chamber where etching is performed, and the energy of the ion beam is low. ) is also advantageous.

次に、第12図で説明した装置の変形例について説明す
る.第15図の装置は,冷却板505が球面状になって
いる以外は、第12図の装置と同じである.第l5図の
装置は、固化されたガス507から放出されるスバッタ
粒子を,効率良くイオンビーム519にできる点が第1
2図の装置よりまさっている。なお、第12図の装置で
は、スパッタ粒子515をイオン化するのに、電子ビー
ム5二8を用いているが、そのかわりにレーザビームを
用いても良い。
Next, a modification of the apparatus explained in FIG. 12 will be explained. The device shown in FIG. 15 is the same as the device shown in FIG. 12 except that the cooling plate 505 has a spherical shape. The first feature of the apparatus shown in FIG.
It is better than the device shown in Figure 2. Note that in the apparatus shown in FIG. 12, the electron beam 528 is used to ionize the sputtered particles 515, but a laser beam may be used instead.

別な変形例である第16図の装置は、固化されたガス5
07を照射するために、2台のイオン源501を用いて
いる以外は,第12図の装置と同じである。第16図の
装置で発生できるイオンビーム519の量は、第12図
の装置での場合の約2倍になった。更に、イオンビーl
、の量を増加させるためには、イオン源の数を更に増や
すことも考えられる。
Another variation of the device of FIG. 16 is that the solidified gas 5
The apparatus is the same as the apparatus shown in FIG. 12, except that two ion sources 501 are used to irradiate 07. The amount of ion beam 519 that can be generated with the apparatus shown in FIG. 16 is approximately twice that of the apparatus shown in FIG. In addition, AEON beer
In order to increase the amount of , it is also possible to further increase the number of ion sources.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した本発明によれば、有機化合物からなるター
ゲットを、約10電子ボルト以下の粒子線で照射するこ
とにより、ターゲット物質中の分子結合性の結合は切断
されるが,非分子結合性の結合は切断されることなく,
スパッタ粒子として,基板に付着堆積し,有機薄膜が形
成されるので、ビンホール,不純物の混入,分子組成や
分子配列の乱れ等が無い有機薄膜を形成できる効果があ
る。
According to the present invention described above, by irradiating a target made of an organic compound with a particle beam of approximately 10 electron volts or less, molecular bonds in the target material are severed, but non-molecular bonds are The bond is not broken,
Since the sputtered particles adhere and deposit on the substrate to form an organic thin film, it is possible to form an organic thin film free from bottle holes, impurity contamination, and disturbances in molecular composition and molecular arrangement.

また、ターゲットを大型にしたり、基板を移動できるよ
うにしたり、粒子線の照射量を増加させることは容易で
あるから,基板に大面積の有機薄膜を従来よりも高速に
或膜できる効果もある。
In addition, it is easy to make the target larger, make the substrate movable, and increase the amount of particle beam irradiation, which has the effect of allowing large-area organic thin films to be deposited on the substrate faster than before. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第l図,第2図、及び第3図はそれぞれ本発明の一実施
例の薄膜形成に用いた装置を示す構成図,第4図,第5
図、及び第6図は原料物質の圧力・温度を制御可能な薄
膜有機形成装置を示す構成図、第7図は第4図〜第6図
の装置の原料物質吹き出し部の構造図、第8図は本発明
の実施例の一つである大面積有機薄膜形成装置の構1戊
図、第9図は第8図の動作を説明するための説明図、第
■0図、及び第1t図は本発明の別の実施例である大面
積有機薄膜形成装置の構成図、第12図は本発明の実施
例において用いられている粒子線発生鮨の構成図、第1
3図,第14図は第12図の装置の特性を示す特性図、
第工5図、及び第↓6図は本発明の実施例において用い
られているその他の粒子線発生器の構或図である。 1・・・真空容器、2・・・イオン源(粒子発生装置)
,3,11.40・・・ガス導入管、4,↓O・・・冷
却ヘッド,6・・・基板ホルダー、7・・・基板、8・
・・ターゲット、15・・・レーザ光発生装置、17・
・・X−Yステージ、19・・・基板送り機構、20・
・・イオンビーム、2l・・・スパッタ粒子,22・・
・レーザ光、23・・固化層、30・・・スリット、3
2・・・速度制御回路、42・・・圧力・温度制御室、
45・・・イオン源、500・・・真空容器、501・
・・イオン源,505・・・冷却板、507・・・固化
層、509・・・締縁物、510・・・バイアス電源、
512・・・ガス供給管、513・・・ガス供給器、5
15・・・スパッタ粒子、517・・・電子ビーム発生
器、518・・・電子ビーム、5↓9・・・イオンビー
ム、52o・・・成膜室、524第 4 図 第 5 図 第 6 図 第 7 図 第 10 図 第 1. 1 図 第 l2 図 513 第 13 図 第 l4 図 +2345 粒子のエネルギーfeVl +0   0   10   20   30パイアス
電圧(V)
Figures 1, 2, and 3 are block diagrams showing an apparatus used for forming a thin film according to an embodiment of the present invention, and Figures 4 and 5 respectively.
, and 6 are configuration diagrams showing a thin film organic forming apparatus capable of controlling the pressure and temperature of the raw material, FIG. 7 is a structural diagram of the raw material blowing part of the apparatus shown in FIGS. The figure shows the structure of a large-area organic thin film forming apparatus which is one of the embodiments of the present invention, FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the operation of FIG. 8, FIG. 12 is a block diagram of a large-area organic thin film forming apparatus which is another embodiment of the present invention, FIG.
Figures 3 and 14 are characteristic diagrams showing the characteristics of the device in Figure 12;
Figures 5 and 6 are diagrams of other particle beam generators used in the embodiments of the present invention. 1... Vacuum container, 2... Ion source (particle generator)
, 3, 11. 40... Gas introduction pipe, 4, ↓ O... Cooling head, 6... Substrate holder, 7... Substrate, 8.
...Target, 15...Laser beam generator, 17.
...X-Y stage, 19... Board feeding mechanism, 20.
...Ion beam, 2l...Sputtered particles, 22...
・Laser light, 23... Solidified layer, 30... Slit, 3
2... Speed control circuit, 42... Pressure/temperature control chamber,
45... Ion source, 500... Vacuum container, 501.
... Ion source, 505 ... Cooling plate, 507 ... Solidified layer, 509 ... Clamping object, 510 ... Bias power supply,
512... Gas supply pipe, 513... Gas supply device, 5
15... Sputtered particles, 517... Electron beam generator, 518... Electron beam, 5↓9... Ion beam, 52o... Film forming chamber, 524 Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6 Figure 7 Figure 10 Figure 1. 1 Figure l2 Figure 513 Figure 13 Figure l4 Figure +2345 Particle energy feVl +0 0 10 20 30 Pias voltage (V)

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] 1. 有機化合物からなるターゲットに粒子線を照射し
て飛散させ、該ターゲットの粒子を基板に付着堆積させ
る薄膜形成方法において、前記有機化合物を構成する各
原子を連結せしめるフアンデアワールス力による分子結
晶性の結合とフアンデアワールス力以外の力による非分
子結晶性の結晶のうち、分子結晶性の結合を切断できる
ほど高く、かつ、非分子結晶性の結合を切るほどは高く
ないエネルギーをもつ粒子線で前記ターゲットを照射し
、前記基板上に有機化合物の薄膜を形成することを特徴
とする有機薄膜形成方法。
1. In a thin film forming method in which a target made of an organic compound is irradiated with a particle beam and scattered, and the particles of the target are deposited on a substrate, molecular crystallinity is generated by the Van der Waals force that connects the atoms constituting the organic compound. Among non-molecular crystals caused by forces other than bonds and Van der Waals forces, particle beams with energy high enough to break molecular crystal bonds but not high enough to break non-molecular crystal bonds. A method for forming an organic thin film, comprising irradiating the target to form a thin film of an organic compound on the substrate.
2. 有機化合物からなるターゲットに粒子線を照射し
て飛散させ、該ターゲットの粒子を基板に付着堆積させ
る薄膜形成方法において、前記有機化合物を構成する各
原子を連結せしめるフアンデアワールス力による分子結
晶性の結合とフアンデアワールス力以外の力による非分
子結晶性の結晶のうち、選択的に分子結晶性の結合を切
断できるエネルギーをもつ粒子線で前記ターゲットを照
射し、前記基板上に有機化合物の薄膜を形成することを
特徴とする有機薄膜形成方法。
2. In a thin film forming method in which a target made of an organic compound is irradiated with a particle beam and scattered, and the particles of the target are deposited on a substrate, molecular crystallinity is generated by the Van der Waals force that connects the atoms constituting the organic compound. The target is irradiated with a particle beam having energy that can selectively break molecular crystalline bonds among non-molecular crystalline crystals due to forces other than bonds and Van der Waals force, and a thin film of an organic compound is formed on the substrate. An organic thin film forming method characterized by forming.
3. 有機化合物からなるターゲットに粒子線を照射し
て飛散させ、該ターゲットの粒子を基板に付着堆積させ
る薄膜形成方法において、前記粒子線が照射されるター
ゲットは、有機化合物を構成する各原子を連結せしめる
フアンデアワールス力による分子結晶性の結合とフアン
デアワールス力以外の力による非分子結晶性の結晶のう
ち、分子結晶性の結合が切断され、かつ、非分子結晶性
の結合が切断されないようスパッタされ、飛散した粒子
で前記基板上に有機化合物の薄膜を形成することを特徴
とする有機薄膜形成方法。
3. In a thin film forming method in which a target made of an organic compound is irradiated with a particle beam and scattered, and the particles of the target are deposited on a substrate, the target irradiated with the particle beam connects each atom constituting the organic compound. Sputtering is performed to ensure that the molecular crystalline bonds are broken and the non-molecular crystalline bonds are not broken between the molecular crystalline bonds due to the Van der Waals force and the non-molecular crystalline bonds due to forces other than the Van der Waals force. and forming a thin film of an organic compound on the substrate using the scattered particles.
4. 有機化合物からなるターゲットに粒子線を照射し
て飛散させ、該ターゲットの粒子を基板に付着堆積させ
る薄膜形成方法において、約10電子ボルト以下のエネ
ルギーをもつ粒子線で前記ターゲットを照射し、前記基
板上に有機化合物の薄膜を形成することを特徴とする有
機薄膜形成方法。
4. In a thin film forming method in which a target made of an organic compound is irradiated with a particle beam to be scattered, and the particles of the target are deposited on a substrate, the target is irradiated with a particle beam having an energy of about 10 electron volts or less, and the particles of the target are scattered. An organic thin film forming method characterized by forming a thin film of an organic compound thereon.
5. 有機化合物からなるターゲットに粒子線を照射し
て飛散させ、該ターゲットの粒子を付着堆積させる薄膜
形成方法において、約10電子ボルト以下のエネルギー
で切断される分子結晶性を有するターゲットに前記粒子
線を照射し、前記基板上に有機化合物の薄膜を形成する
ことを特徴とする有機薄膜形成方法。
5. In a thin film forming method in which a target made of an organic compound is irradiated with a particle beam to scatter and particles of the target are attached and deposited, the particle beam is applied to a target having molecular crystallinity that can be cut with an energy of about 10 electron volts or less. A method for forming an organic thin film, comprising: irradiating the substrate to form a thin film of an organic compound on the substrate.
6. 前記ターゲットは、常温、常圧下で気体、あるい
は液体状物質を真空中に導入し、導入された原料物質を
その融点以下に冷却した冷却ヘッド表面に吸着、固化さ
せたものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれ
かに記載の有機薄膜形成方法。
6. The target is characterized in that a gas or liquid substance is introduced into a vacuum at room temperature and pressure, and the introduced raw material is adsorbed and solidified on the surface of a cooling head that has been cooled to below its melting point. The organic thin film forming method according to any one of claims 1 to 5.
7. 真空容器と、該真空容器中に置かれたターゲット
と、該ターゲットを照射するための粒子線を発生する粒
子線源とを備え、該粒子線源で前記ターゲットをスパッ
タすることで該ターゲットから放出される粒子を基板に
付着堆積させて薄膜を形成する薄膜形成装置において、
前記ターゲットを有機化合物で形成すると共に、前記粒
子線源は約10電子ボルト以下のエネルギーをもつ粒子
線を照射できるものであり、該粒子線源からの粒子線を
前記ターゲットに照射して前記基板上に有機化合物の薄
膜を形成することを特徴とする有機薄膜形成装置。
7. comprising a vacuum container, a target placed in the vacuum container, and a particle beam source that generates a particle beam for irradiating the target, and sputtering the target with the particle beam source to emit the particle beam from the target. In a thin film forming apparatus that forms a thin film by depositing particles on a substrate,
The target is formed of an organic compound, and the particle beam source is capable of irradiating a particle beam with an energy of about 10 electron volts or less, and the target is irradiated with the particle beam from the particle beam source to form the substrate. An organic thin film forming apparatus characterized by forming a thin film of an organic compound thereon.
8. 真空容器と、該真空容器中に置かれたターゲット
と、該ターゲットを照射するための粒子線を発生する粒
子線源とを備え、該粒子線源で前記ターゲットをスパッ
タすることで該ターゲットから放出される粒子を基板に
付着堆積させて薄膜を形成する薄膜形成装置において、
前記ターゲットを約10電子ボルト以下のエネルギーで
切断される分子結晶性を有するもので形成し、このター
ゲットに前記粒子線源からの粒子線を照射し、前記基板
上に有機化合物の薄膜を形成することを特徴とする有機
薄膜形成装置。
8. comprising a vacuum container, a target placed in the vacuum container, and a particle beam source that generates a particle beam for irradiating the target, and sputtering the target with the particle beam source to emit the particle beam from the target. In a thin film forming apparatus that forms a thin film by depositing particles on a substrate,
The target is formed of a material having molecular crystallinity that can be cut by an energy of about 10 electron volts or less, and the target is irradiated with a particle beam from the particle beam source to form a thin film of an organic compound on the substrate. An organic thin film forming apparatus characterized by the following.
9. 真空容器と、該真空容器中に置かれたターゲット
と、該ターゲットを照射するための粒子線を発生する粒
子線源とを備え、該粒子線源で前記ターゲットをスパッ
タすることで該ターゲットから放出される粒子を基板に
付着堆積させて薄膜を形成する薄膜形成装置において、
有機化合物を常温、常圧下で気体、あるいは液体状物質
を真空中に導入するための有機化合物導入機構と、導入
された有機化合物を吸着、固化させ固化層を形成するた
めに、導入物質を該有機化合物の融点以下に冷却保持す
る冷却ヘッドとを備え、前記固化層をターゲットとし、
該ターゲットに粒子線源からの粒子線を照射して前記基
板上に有機化合物の薄膜を形成することを特徴とする有
機薄膜形成装置。
9. comprising a vacuum container, a target placed in the vacuum container, and a particle beam source that generates a particle beam for irradiating the target, and sputtering the target with the particle beam source to emit the particle beam from the target. In a thin film forming apparatus that forms a thin film by depositing particles on a substrate,
There is an organic compound introduction mechanism for introducing a gas or liquid substance into a vacuum at room temperature and pressure, and a system for adsorbing and solidifying the introduced organic compound to form a solidified layer. a cooling head that cools and maintains the organic compound below the melting point, targeting the solidified layer;
An organic thin film forming apparatus characterized in that a thin film of an organic compound is formed on the substrate by irradiating the target with a particle beam from a particle beam source.
10. 前記ターゲットに粒子線を照射する粒子線源と
は別にレーザ光を照射するレーザ光発生装置を備えてい
ることを特徴とする請求項9記載の有機薄膜形成装置。
10. 10. The organic thin film forming apparatus according to claim 9, further comprising a laser beam generator for irradiating a laser beam separately from a particle beam source for irradiating the target with a particle beam.
11. 前記有機化合物導入機構は、有機化合物の圧力
と温度を所定の値に制御できる圧力・温度制御室と、該
圧力・温度制御室と一端が連通し、他端に吹き出し口を
有する有機化合物導入管とを備えていることを特徴とす
る請求項9記載の有機薄膜形成装置。
11. The organic compound introduction mechanism includes a pressure/temperature control chamber that can control the pressure and temperature of the organic compound to a predetermined value, and an organic compound introduction pipe that communicates with the pressure/temperature control chamber at one end and has an outlet at the other end. The organic thin film forming apparatus according to claim 9, further comprising:
12. 前記有機化合物導入管は冷却ヘッド上を移動可
能に形成されていることを特徴とする請求項11記載の
有機薄膜形成装置。
12. 12. The organic thin film forming apparatus according to claim 11, wherein the organic compound introduction pipe is formed so as to be movable on a cooling head.
13. 前記有機化合物導入管の吹き出し口は、複数の
小孔よりなることを特徴とする請求項11記載の有機薄
膜形成装置。
13. 12. The organic thin film forming apparatus according to claim 11, wherein the outlet of the organic compound introduction tube is comprised of a plurality of small holes.
14. 前記有機化合物導入管の吹き出し口を有する部
分が首振り自在に形成されていることを特徴とする請求
項11記載の有機薄膜形成装置。
14. 12. The organic thin film forming apparatus according to claim 11, wherein a portion of the organic compound inlet pipe having an outlet is formed so as to be swingable.
15. 真空容器と、該真空容器中に置かれたターゲッ
トと、該ターゲットを照射するための粒子線を発生する
粒子線源とを備え、該粒子線源で前記ターゲットをスパ
ッタすることで該ターゲットから放出される粒子を基板
に付着堆積させて薄膜を形成する薄膜形成装置において
、有機化合物を常温、常圧下で気体、あるいは液体状物
質を真空中に導入するための有機化合物導入機構と、導
入された有機化合物を吸着、固化させ固化層を形成する
ために、導入物質を該有機化合物の融点以下に冷却保持
する冷却ヘッドとを備え、前記冷却ヘッドを円柱形、あ
るいは円筒形に形成すると共に、この表面に前記固化層
を形成してターゲットとし、該ターゲットに前記粒子線
源からの粒子線を照射して前記基板上に有機化合物の薄
膜を形成することを特徴とする有機薄膜形成装置。
15. comprising a vacuum container, a target placed in the vacuum container, and a particle beam source that generates a particle beam for irradiating the target, and sputtering the target with the particle beam source to emit the particle beam from the target. A thin film forming device that forms a thin film by depositing particles on a substrate has an organic compound introduction mechanism for introducing a gas or a liquid substance into a vacuum at room temperature and pressure, and In order to adsorb and solidify the organic compound to form a solidified layer, the cooling head is provided to cool and maintain the introduced substance below the melting point of the organic compound, and the cooling head is formed in a cylindrical or cylindrical shape. An organic thin film forming apparatus characterized in that the solidified layer is formed on a surface of a target, and the target is irradiated with a particle beam from the particle beam source to form a thin film of an organic compound on the substrate.
16. 真空容器と、該真空容器中に置かれたターゲッ
トと、該ターゲットを照射するための粒子線を発生する
粒子線源と、該粒子線源で前記ターゲットをスパッタす
ることで該ターゲットから放出される粒子を付着堆積さ
せて薄膜を形成する基板と、有機化合物を常温、常圧下
で気体、あるいは液体状物質を真空中に導入するための
有機化合物導入機構と、導入された有機化合物を吸着、
固化させ固化層を形成するために、導入物質を該有機化
合物の融点以下に冷却保持する冷却ヘッドとを備え、前
記冷却ヘッドを円柱形、あるいは円筒形に形成すると共
に前記基板を前記冷却ヘッドとほぼ平行な方向に移動可
能に構成し、かつ、前記冷却ヘッドの表面に前記固化層
を形成してターゲットとし、該ターゲットに前記粒子線
源からの粒子線を照射すると共に、前記基板を移動させ
ながら該基板上に有機化合物の薄膜を形成することを特
徴とする有機薄膜形成装置。
16. a vacuum container, a target placed in the vacuum container, a particle beam source that generates a particle beam for irradiating the target, and a particle beam emitted from the target by sputtering the target with the particle beam source. A substrate on which particles are attached and deposited to form a thin film, an organic compound introduction mechanism for introducing gas or liquid substances into vacuum at room temperature and pressure, and an organic compound introduction mechanism that adsorbs and absorbs the introduced organic compounds.
In order to solidify and form a solidified layer, the introduced substance is provided with a cooling head that cools and maintains the introduced substance below the melting point of the organic compound, and the cooling head is formed in a cylindrical or cylindrical shape, and the substrate is connected to the cooling head. The cooling head is configured to be movable in a substantially parallel direction, and the solidified layer is formed on the surface of the cooling head to serve as a target, and the target is irradiated with a particle beam from the particle beam source while the substrate is moved. An organic thin film forming apparatus characterized in that a thin film of an organic compound is formed on the substrate.
17. 前記円柱形、あるいは円筒形の冷却ヘッドは、
該冷却ヘッドを、その中心軸のまわりに回転させる機構
を備えていることを特徴とする請求項15、又は16記
載の有機薄膜形成装置。
17. The cylindrical or cylindrical cooling head is
17. The organic thin film forming apparatus according to claim 15, further comprising a mechanism for rotating the cooling head around its central axis.
18. 前記基板の移動速度を任意に制御する制御機構
を備えていることを特徴とする請求項16記載の有機薄
膜形成装置。
18. 17. The organic thin film forming apparatus according to claim 16, further comprising a control mechanism for arbitrarily controlling the moving speed of the substrate.
19. 真空容器と、該真空容器内に粒子線の原料とな
るガスを導入する導入管と、該導入管で導入された原料
ガスの融点以下の温度に冷却保持し、その表面に原料ガ
スの固化層が形成される冷却板と、該冷却板表面に形成
される原料ガスの固化層を照射してスパッタ粒子を放出
させるイオン源と、該イオン源によりスパッタリングさ
れた粒子を取り出すために、前記真空容器の一部に設け
られた開口部とを備えていることを特徴とする粒子線発
生器。
19. A vacuum container, an introduction tube for introducing gas that becomes the raw material of the particle beam into the vacuum container, and a solidified layer of the raw material gas on the surface of the vacuum container, which is cooled and maintained at a temperature below the melting point of the raw material gas introduced by the introduction tube. an ion source for emitting sputtered particles by irradiating a solidified layer of raw material gas formed on the surface of the cooling plate; and a vacuum vessel for taking out the particles sputtered by the ion source. An opening provided in a part of the particle beam generator.
20. 前記冷却板表面の固化層からスパッタリングに
より放出される粒子をイオン化する手段を備えているこ
とを特徴とする請求項19記載の粒子線発生器。
20. 20. The particle beam generator according to claim 19, further comprising means for ionizing particles emitted by sputtering from the solidified layer on the surface of the cooling plate.
21. 前記冷却板は、前記真空容器と電気的に絶縁さ
れ、かつ、該冷却板にバイアス電圧を印加するバイアス
電圧印加手段を備えていることを特徴とする請求項19
記載の粒子線発生器。
21. 19. The cooling plate is electrically insulated from the vacuum vessel and includes bias voltage applying means for applying a bias voltage to the cooling plate.
The particle beam generator described.
22. 前記冷却板は、前記開口部に向つて凹面となつ
ていることを特徴とする請求項19記載の粒子線発生器
22. 20. The particle beam generator according to claim 19, wherein the cooling plate has a concave surface toward the opening.
23. 前記イオン源は、複数設けられていることを特
徴とする請求項19記載の粒子線発生器。
23. The particle beam generator according to claim 19, wherein a plurality of said ion sources are provided.
24. 請求項19記載の粒子線発生器の開口部と連通
して基板を有する成膜室を設け、該成膜室で前記粒子線
発生器からの粒子線を利用して前記基板上に薄膜を形成
することを特徴とする薄膜形成装置。
24. A film forming chamber having a substrate is provided in communication with the opening of the particle beam generator according to claim 19, and a thin film is formed on the substrate using the particle beam from the particle beam generator in the film forming chamber. A thin film forming apparatus characterized by:
25. 請求項19記載の粒子線発生器の開口部と連通
して被処理物を有する加工室を設け、該加工室で前記粒
子線発生器からの粒子線を利用して前記被処理物をエッ
チングすることを特徴とするエッチング装置。
25. A processing chamber having an object to be processed is provided in communication with the opening of the particle beam generator according to claim 19, and the object to be processed is etched in the processing chamber using the particle beam from the particle beam generator. An etching device characterized by:
26. 有機化合物からなるターゲットを、有機化合物
の結合のうち、分子結晶の結合を切断するほど高く、非
分子結晶性の結合を切断するほど高くないエネルギーを
もつ粒子線で照射してスパッタリングし、これにより飛
散する粒子で基板上に有機薄膜を形成することを特徴と
する有機薄膜形成方法。
26. Sputtering is performed by irradiating a target made of an organic compound with a particle beam whose energy is high enough to break molecular crystal bonds among the organic compound bonds, but not high enough to break non-molecular crystal bonds. An organic thin film forming method characterized by forming an organic thin film on a substrate using flying particles.
27. 有機化合物からなるターゲットを、約10電子
ボルト以下のエネルギーをもつ粒子線で照射してスパッ
タリングし、これにより飛散する粒子で基板上に有機薄
膜を形成することを特徴とする有機薄膜形成方法。
27. A method for forming an organic thin film, which comprises sputtering a target made of an organic compound by irradiating it with a particle beam having an energy of about 10 electron volts or less, thereby forming an organic thin film on a substrate using the scattered particles.
28. 真空容器と、該真空容器中に置かれた有機化合
物からなるターゲットと、該ターゲットを照射するため
の粒子線を発生させ、かつ、該粒子線で前記有機化合物
からなるターゲットをスパッタすることで該ターゲット
から放出される粒子を基板に付着堆積させて有機薄膜を
形成する粒子線源とを備えていることを特徴とする有機
薄膜形成装置。
28. A vacuum container, a target made of an organic compound placed in the vacuum container, and a particle beam for irradiating the target are generated, and the target made of the organic compound is sputtered with the particle beam. An organic thin film forming apparatus comprising: a particle beam source that forms an organic thin film by depositing particles emitted from a target onto a substrate.
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WO2010073517A1 (en) * 2008-12-26 2010-07-01 Kusano Eiji Sputtering apparatus
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