JPH03267365A - 薄膜生成装置 - 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、被処理基板の表面にイオンビームを照射しな
から薄膜を生成する薄膜生成装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、真空中で被処理基板の表面に薄膜を生成する装
置としては、真空蒸着装置、スパッタリング装置等が知
られ、真空蒸着装置は、成膜速度は大きいか、金属膜の
基板への密着強度か低い、スパッタリング装置は、密着
強度は比較的得られるか、成膜速度が非常に小さいとい
う問題点を持っている。このため、イオンビームを照射
しながら被処理基板に金属を蒸着させる薄膜生成装置が
提案されている。

この薄膜生成装置は、第３図に示すように、真空チャン
バａ内に配置された被処理基板すの表面に、イオン源Ｃ
からのイオンビームを照射すると共に蒸発ルツボｄによ
って蒸発させた金属粒子を蒸着させ、被処理基板すに薄
膜を生成するようになっている。そのイオン源Ｃは、カ
スイオン専用イオン源、あるいは第４図に示すように、
ルツボｅ内の金属等の物質ｆを蒸発部ｇにより蒸発させ
、これをプラズマ発生室りでプラズマ化して、これによ
りイオンビームを引き出すタイプのイオン源である。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、先に提案された薄膜生成装置は、生成された
金属膜の被処理基板への密着強度が高くしかも成膜速度
が大きいという利点を有するが、被処理基板に照射する
イオン源からのイオンビームには、原子イオンのほかに
分子イオン、不純物イオン、−価イオン、多価イオン、
中性ソースガス等のイオン種、荷電状態の異なるビーム
が混在しているために、イオンビームの照射イオン種。

エネルギ、照射量の制御が非常に誼しい問題がある。

また、従来の大電流金属イオン源では、ルツボ内の物質
を蒸発部により蒸発させてイオンビームを引き出すため
に、蒸発させる物質が例えばタングステン等の高融点金
属であると、蒸発部を数千度の高温にしなければならな
いので、高融点金属のイオンビームを引き出すことが実
質的に不可能である。

そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされたもので
、イオンビームの照射イオン種等の制御を容易に行うこ
とかでき、かつ高融点金属のイオンビームをも被処理基
板に照射できる薄膜生成装置を提供することを目的とす
る。

「課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、真空チャンバ内
に設けられ成膜すべき金属を収容する蒸発ルツボと、そ
のルツボ上に配置される被処理基板と、スパッタ作用に
より発生させた原子をイオンビームとして引き出す機能
を備えたバゲット型イオン源と、そのイオン源からのイ
オンビームをイオン種、荷電状態によって分離し所望の
イオンビームだけを被処理基板に照射するための質量分
析器とを備えたものである。

［作用］ 上記構成によれは、蒸発ルツボ内の金属を被処理基板に
蒸着させると共に、その被処理基板にイオン源から引き
出され質量分析器を、介したイオンビームを照射する。

そのイオン源がらのイオンビームは、質量分析器でイオ
ン種、荷電状態によって分離され所望のイオンビームな
けが被処理基板に照射されるので、イオンビームの照射
イオン種等の制御が容易に行える。また、イオン源では
、スパッタ作用により発生させた原子をイオンビームと
して引き出す機能を備えているから、大電流の高融点金
属のイオンビームをも被処理基板に照射することができ
る。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図において、１は主排気系２により真空引きされる
真空チャンバで、この真空チャンバ１内には成膜すべき
金属（図示せず）を収容する蒸発ルツボ３が設けられて
いる。その蒸発ルツボ３の上方には被処理基板４が配設
され、この基板４は、真空チャンバ１の側部のビーム導
入部ヲからのイオンビームが、その表面に衝突するよう
に配設されている。そのビーム導入部５には、質量分析
器６を介してスパッタ方式のバゲット型イオン源７のビ
ーム引き出し口８が連結されている。

イオン源７は、第２図に示すように、Ａｒ等の作動カス
をプラズマ化するフィラメント９及びアノード１０と、
負電圧か印加されるスパッタターゲット１１と、スパッ
タターゲット１１より発生した原子をプラズマ化するプ
ラズマ発生室１２と、そのプラズマ化しな原子をイオン
ビームとして引き出すビーム引き出し電極系１３とがら
主に構成されている。このイオン源７は、大面積、大電
流のイオンビームを効率よく輸送するように、ビーム引
き出し電極系１３か幾何学的集束形状の電極系から形成
されると共に、第１図に示すように、ビーム引き出し口
８付近に補助排気系１４が通じている。そのビーム引き
出し電極系１３が、第２図に示すように、ビーム引き出
し口８に臨んで配設され、この＠極系１３と対向するプ
ラズマ発生室１２内の位置に、スパッタターゲット１１
が配設されている。また、プラズマ発生室１２には作動
カス導入部１５か接続され、この作動カス導入部１５か
らのＡｒ等の作動カスがフィラメント９とアノード１０
間の放電によりプラズマ化されるようになっている。さ
らに、グラズマ発生室１２を囲繞するようにＳ′！ｆ！
とＮｉとか交互に配置された永久磁石１６ａ、１６ｂが
設けられ、これら永久磁石１６ａ、１６ｂにより図に示
す磁力線１７がプラズマの閉じ込め効率を向上させるよ
うになっている。

また、上記質量分析器６は、イオン源７より引き出され
たイオンビームをイオン種、荷電状態によって分離する
もので、所望のイオンビームだけが偏向されて引き出さ
れるように磁場がかけられるように構成され、これによ
り大電流、高濃度のイオンビームが真空チャンバ１内の
被処理基板４に照射されるようになっている。

次に本実施例の作用について説明する。

第１図に示すように、真空チャンバ１内が主排気系２に
より所定値まで減圧された後、イオン源７からイオンビ
ームが引き出される。このイオンビームは、質量分析器
６を介して所望のイオンビームだけが真空チャンバ１内
に導かれて被処理基板４の表面に照射される。このイオ
ンビームが基板４表面に照射されると共に、蒸発ルツボ
３内の金属か蒸発され、これが基板４表面に蒸着されて
基板４に密着強度が高くしかも成膜速度が大きい金属膜
の薄膜が形成されることになる。従って、イオン源７か
らのイオンビームを被処理基板４に照射し、基板４の表
面処理、薄膜生成を行える。

上記イオン源７では、金属イオン源として作動させる場
合、第２図に示すように、作動ガス導入部１５からＡｒ
等の作動カスがプラズマ発生室１２に導入される。この
作動ガスは、フィラメント９とアノード１０間の放電に
よりプラズマ化され、これが負電圧か印加されたスパッ
タターゲット１１に衝突し、作動カスのスパッタ作用に
より、スパッタターゲット１１から原子かななきだされ
る。この原子はプラズマ発生室１２内でプラズマ化され
、これがビーム引き出し電極系１３により収束され更に
加速されて大面積、大電流のイオンビームとしてビーム
引き出し口８から引き出される。

このように、スパッタ作用によりスパッタターゲット１
１から発生させた原子をイオンビームとして引き出すか
ら、イオン化させビームを発生させたい物質をスパッタ
ターゲット１１として構成することにより、ビームを発
生させない物質のイオンビームが得られることになる。

このため、タングステン等の高融点金属でスパッタター
ゲット１１を構成することで、その金属を数千度の高温
にすることなくスパッタ作用によりその金属原子をたた
きだせるので、高融点金属の直流、高電流のイオンビー
ムが得られることになる。

そのイオン源７からのイオンビームは、質量分析器６で
イオン種、荷電状態によって分離され所望のイオンビー
ムなけが真空チャンバ１内に導かれる。具体的には、質
量分析器６では、磁場により所望のイオンビームだけが
所定に偏向され、大電流、高濃度のイオンビームが真空
チャンバ１内の被処理基板４に照射されることになる。

このため、イオン源７からのイオンビームにイオン種、
荷電状態の興なるビームが混在しても、質量分析器６で
所望のビームだけを真空チャンバ１内に導けるので、イ
オンビームの照射イオン種エネルギ、照射量の制御が容
易に正確に行えることになる。また、大電流で単一のイ
オン種、単一のエネルギの良質のイオンビームを得るこ
とができるために、不純物イオン、ソースガスのイオン
ビームが基板４に照射されることがなくなり、それが不
純物として薄膜内に混入することがほとんどないので、
高純度な薄膜を得ることができる。

さらに、イオン源７のスパッタターゲット１１を金属で
構成することで、そのイオン源７がら純粋で大電流の金
属イオンビームを引き出し、被処理基板４に照射するこ
とができるので、金属蒸気と共に金属イオンにより、基
板４の成膜を行うことかできる。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば次のように潰れた効果を発
揮する。

（１）イオン源からのイオンビームをイオン種、荷電状
態によって分離し所望のイオンビームだけが被処理基板
に照射されるので、イオンビームの照射イオン種等の制
御を容易に行うことができる。

（２）スパッタ作用により発生させた原子をイオンビー
ムとして引き出すので、高融点金属のイオンビームを被
処理基板に照射できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明のイオン源を示す構成図、第３図は先に提案された薄
膜生成装置を示す構成図、第４図は先に提案されたイオ
ン源を示す構成図である。 図中、１は真空チャンバ、３は蒸発ルツボ、４は被処理
基板、６は質量分析器、７はイオン源である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．真空チャンバ内に設けられ成膜すべき金属を収容す
   る蒸発ルツボと、そのルツボ上に配置される被処理基板
   と、スパッタ作用により発生させた原子をイオンビーム
   として引き出すイオン源と、該イオン源からのイオンビ
   ームをイオン種、荷電状態によって分離し所望のイオン
   ビームだけを被処理基板に照射するための質量分析器と
   を備えたことを特徴とする薄膜生成装置。