JPH04202656A - 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、例えばイオンビームスパッタリング装置、
真空蒸着装置等のように、粒子発生源から発生させた粒
子を基板に入射堆積させて薄膜を形成する薄膜形成装置
に関する。

〔従来の技術〕

この種の薄膜形成装置の従来例を第７図および第８図に
それぞれ示す。

第７図の装置は、基本的にはイオンビームスパッタリン
グ装置であり、スパッタリング用のイオン源２およびタ
ーゲット６等を備えている。

そして、図示しない真空容器内において、イオン＃２か
ら引き出した高速のイオンビーム４をターゲット６へ衝
突させ、ターゲット構成物質の分子、原子等から成るス
パッタ粒子ＩＯを空間に放出させ、これをその近傍に配
置した基板１２に入射堆積させて薄膜を形成するように
している。ターゲット６はホルダ８に取り付けられてお
り、基板１２はこの例では複数枚が回転式のホルダ１４
に取り付けられている。

この装置は更にイオンアシスト用のイオン源１６を備え
ており、成膜の際、イオン源１６からアルゴン等の不活
性ガスイオンから成るイオンビーム１８を基板１２に照
射することによって、イオンの持つエネルギーを補助的
に用い、膜質の改善、結晶性の制御等（即ちイオンアシ
スト）を行うことができるようにしている。

第８図の装置は、基本的には真空蒸着装置であリ、電子
ビーム加熱式あるいは抵抗加熱式等の蒸発源２０を備え
ている。

そして、図示しない真空容器内において、金属等の蒸発
粒子２２を蒸発＃２０から蒸発させ、これをその近傍に
配置した基板１２に入射堆積させて薄膜を形成するよう
にしている。

この装置も更にイオンアシスト用のイオン源１６を備え
ており、このイオン源１６から適切なエネルギーに設定
したイオンビーム１８を引き出してこれを基板１２に照
射するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記第７図の装置の場合、基板１２上に形成された薄膜
中に、アルゴン等のイオンアシストに用いたガスの構成
原子や分子の混入があり、これが膜質に悪影響を及ぼす
という問題がある。

また、上記第８図の装置の場合、イオンビーム１８にア
ルゴン等の不活性ガスイオンを用いて、第７図の装置の
場合と同様、イオンの持つエネルギーのみを補助的に用
いた薄膜形成を行うときは、同様にイオンアシストに用
いたガスの構成原子や分子が薄膜中に混入して問題とな
る。

そこでこの発明は、薄膜中への異物混入を防止しつつイ
オンアシストを行うことができる薄膜形成装置を提供す
ることを主たる目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明の薄膜形成装置は、
前述したようなイオンアシスト用イオン源の代わりに、
粒子発生源から出た粒子にそれを励起してイオン化する
光を照射する光源と、粒子発生源と基板間に前者に対し
て後者を負電位にするバイアス電圧を印加するバイアス
電源とを設けたことを特徴とする。

〔作用〕

粒子発Ｉｉ源から出た粒子に、光源からの光を照射する
と、当該粒子は光の持つエネルギーによって励起されて
イオン化される。

そしてバイアス電源によって、基板を粒子発生源に対し
て負にバイアスしておくと、イオン化された粒子は、バ
イアス電圧に応した工茅ルギーで基板に入射し、そのエ
ネルギーによってイオンアシストを行うことができる。

〔実施例〕

第１図および第２図にこの発明の実施例の装置をそれぞ
れ示す。第７図および第８図の従来例と同等部分には同
一符号を付し、以下においては当該従来例との相違点を
主に説明する。

第１図の実施例は、イオンビームスパッタリング装置の
場合の例であり、第７図の従来例に対応している。

即ちこの装置は、従来例のイオンアシスト用イオン源１
６０代わりに、粒子発生源であるターゲット６から出た
スパッタ粒子１０にそれを励起してイオン化する光２６
を照射する光ａ２４と、ターゲツト６七基板１２間に前
者に対して後者を負電位にするバイアス電圧を印加する
バイアス電源２８とを設けている。

光源２４は、例えばレーザ光源であり、その場合は光２
６はレーザ光である。レーザ光はパルス、連続波（ＣＷ
）のどちらでも良く、またレーザ光の波長、イオン化の
メカニズム（即ち、−気にイオン化するか、何段階かで
イオン化するが）等も任意であり、要はスパッタ粒子１
０をイオン化できれば良い。また、光源２４にレーザ光
源以外のもの、例えば紫外線ランプ等を用いても良い。

これらのことは、後述する他の実施例においても同様で
ある。

ターゲット６からスパッタされたスパッタ粒子１０に、
光源２４からの光２６を照射すると、スパッタ粒子ＩＯ
は光２６の持つエネルギーによって励起されてイオン化
（光イオン化）される。

そしてバイアス電源２８によって、基板１２をターゲッ
ト６に対して負にバイアスしておくと、イオン化された
スパッタ粒子１０は、バイアス電圧に応したエネルギー
で基板１２に入射し、そのエネルギーによってイオンア
シストを行うことができる。即ち、基板１２上に堆積さ
れる薄膜の膜質を改善したり結晶性の制御等を行うこと
ができる。

このような手段でイオンアシストを行えば、従来例のよ
うなイオンアシスト用イオンａ１６からのアルゴン等の
不活性ガスの膜中への混入（異物混入）は全く無くなる
。従って、良質の薄膜を形成することができる。

例えば、アルミニウムのターゲント６を用い、バイアス
電圧を５０Ｖ程度にして、上記手段でイオンアシストを
行いながら基板１２に成膜したところ、（１１１）面に
強く配向したアルミニウム薄膜が得られ、かつ余計なガ
スの膜中への混入もなかった。即ち、イオンアシストを
行った効果に加えて、膜中への異物の混入が無くなり、
極めて良質のアルミニウム膜が得られた。

第２図の実施例は、真空蒸着装置の場合の例であり、第
８図の従来例に対応している。

この装置も、従来例のイオンアシスト用イオン源１６の
代わりに、粒子発生源である蒸発源２０から出た蒸発粒
子２２にそれを励起してイオン化する光２６を照射する
光源２４と、蒸発源２０と基板１２間に前者に対して後
者を負電位にするバイアス電圧を印加するバイアス電源
２８とを設けている。

この実施例の場合も、上記実施例の場合と同様、蒸発粒
子２２を光源２４からの光２６によってイオン化し、そ
れをバイアス電源２８からのバイアス電圧によって加速
して基板１２に入射させてイオンアシストを行うことが
できる。また、膜中への異物混入もない。

なお、上記第１図および第２図の実施例は、光２６の照
射頭載に電位勾配が存在するので、粒子１０．２２がイ
オン化される場所によって、基板１２に入射するイオン
のエネルギーに若干のばらつきが生じる。これに対して
は、次の実施例のようにカバー３０を設けても良い。

第３図および第４図の実施例は、第１図の実施例に対応
するものであり、ターゲット６からのスパッタ粒子１０
が基板１２に入射するのを許容する開口部３０ａを有す
るカバー３０で基板１２を覆っている。３２は真空容器
であり、前述したスパッタリング用イオン＃２は図示を
省略している。

この内、第３図の実施例は光照射領域Ａをアース電位に
する場合であり、第４図の実施例は光照射領域Ａを正電
位にする場合である。

いずれの実施例もイオン化されたスパッタ粒子１０は、
バイアス電源２８からの電圧によってカバー３０と基板
１２間で加速される（即ちエネルギーを受は取る）から
、基板１２に入射するイオンは、それがどの辺りでイオ
ン化されたに関係なく一定のエネルギーに加速され、エ
ネルギーのばらつきが無くなる。従って、基板１２に入
射するイオンのエネルギーをバイアス電圧によって正確
に制御することができるようになる。

第５図および第６図の実施例は、第２図の実施例に対応
するものであり、この場合も基板１２を上記のような開
口部３０ａを有するカバー３０で覆っている。

この内、第５図の実施例は光照射領域Ａをアース電位に
する場合であり、第６図の実施例は光照射領域Ａを正電
位にする場合である。

これらの実施例の場合も、イオン化された蒸発粒子２２
は、バイアス電源２８からの電圧によってカバー３０と
基板１２間で加速される（即ちエネルギーを受は取る）
から、基板１２に入射するイオンは、それがどの辺りで
イオン化されたかに関係なく一定のエネルギーに加速さ
れ、工ふルギーのばらつきが無くなる。従って、基板１
２に入射するイオンの工フルギーをバイアス電圧によっ
て正確に制御することができるようになる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、成膜に用いる粒子を光
によってイオン化すると共にそれにバイアス電圧によっ
てエネルギーを与えて基板に入射させるようにしたので
、薄膜中への異物混入を防止しつつイオンアシストを行
うことができ、その結果良質の薄膜を形成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る薄膜形成装置を示
す概略図である。第２図は、ごの発明の他の実施例に係
る薄膜形成装置を示す概略図である。第３図ないし第６
回は、それぞれ、この発明の更に他の実施例に係る薄膜
形成装置を示す概略図である。第７図および第８図は、
それぞれ、従来の薄膜形成装置の例を示す概略図である
。 ２・・・スパッタリング用イオン源、６・、・ターゲツ
ト、１０・・・スパッタ粒子、１２・・・基板、２０・
・・蒸発源、２２１．−蒸発粒子、２４・・・光源、２
６．・、光、２８・・、ノ＼イアス電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）粒子発生源から発生させた粒子を基板に入射堆積
   させて薄膜を形成する薄膜形成装置において、前記粒子
   発生源から出た粒子にそれを励起してイオン化する光を
   照射する光源と、前記粒子発生源と基板間に前者に対し
   て後者を負電位にするバイアス電圧を印加するバイアス
   電源とを設けたことを特徴とする薄膜形成装置。