JPH04350156A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被処理物上に薄膜を形
成する薄膜形成装置に係り、特に複数の成膜プロセスに
よる複合膜の形成と生産性の向上とを行える薄膜形成装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属や化合物の薄膜を形成させるのに、
固体あるいは液体から物理的に蒸発させる物理蒸着（Ｐ
ＶＤ）法や反応ガスなどを用い化学反応を利用する化学
蒸着（ＣＶＤ）法を利用した装置などを使用している。

【０００３】その薄膜形成装置としては、真空蒸着に比
べ被膜の密着性が強い等の利点を有するイオンプレーテ
ィング装置があり、このイオンプレーティング装置には
、図２に示すように、蒸発源２５から目的の金属等を蒸
発させ、この一部をプラズマ銃２６のプラズマ２７によ
りイオン化あるいは励起させて被処理物である基板２８
に付着させるものがある。

【０００４】また、イオン注入と真空蒸着とを組み合わ
せた、いわゆるダイナミックミキシングによる成膜と、
スパッタリング法による成膜との二つの成膜プロセスを
行える成膜装置が提案されている（特公平３−２９４７
号公報）。この成膜装置は、図３に示すように、イオン
スパッタ用イオン源３０、イオン照射用イオン源３１及
び目的の金属等を蒸発させる偏向型電子銃３２を真空チ
ャバ３３に設置したものであり、形成された膜の密着性
が強い等の利点を有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
イオンプレーティング装置では、イオンプレーティング
による成膜しか行えず、複数の成膜プロセスによる複合
膜（多層膜）を形成することができない。また、後者の
成膜装置では、イオン照射用イオン源によるイオンビー
ムを基板等に照射するため、基板等の前処理（クリーニ
ング，加熱）を高速で行えないと共に、偏向型電子銃を
用いるため広範囲の圧力下（１０−２〜１０−５Ｔｏｒ
ｒ）で蒸気を発生させられず、高圧力下（１０−２〜１
０−３Ｔｏｒｒ）での蒸発を安定に行えないので、成膜
の高速化を図れないから生産性が悪くなってしまう。

【０００６】そこで、本発明は、このような事情を考慮
してなされたもので、その目的は、複合膜の形成と生産
性の向上とを行える薄膜形成装置を提供することにある
。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の薄膜形成装置は、被処理物上に薄膜を形成
するための真空容器と、その被処理物の表面及びその近
傍にプラズマを発生させるプラズマ発生機と、上記真空
容器内に設けられ、上記被処理物に蒸着させる材料を収
納するルツボと、上記真空容器外に設けられ、上記ルツ
ボ内の材料に電子ビームを照射して材料を蒸発させるた
めのピアス式電子銃と、スパッタターゲットから原子を
イオンによってたたきだし、これを上記被処理物に蒸着
させるためのイオンビームスパッタ機構と、成膜中の被
処理物上の被膜にイオンを照射するためのイオン源とを
備えて構成されたものである。

【０００８】

【作用】プラズマ発生機、ピアス式電子銃、イオンビー
ムスパッタ機構及びイオン源を備えたことで、ピアス式
電子銃の電子ビームの照射によりルツボ内の材料が蒸発
して被処理物に蒸着し、電子ビーム蒸着が行えると共に
、この蒸着中にイオン源によるイオンを被処理物上の被
膜に照射することにより電子ビーム蒸着とイオン注入と
を組み合わせた成膜を行える。また、イオンビームスパ
ッタ機構によりスパッタ蒸着を行え、かつスパッタ蒸着
とイオン注入とを組み合わせても成膜を行える。さらに
、電子ビーム蒸着を行いながらプラズマ発生機によりプ
ラズマを発生させることにより、蒸発した材料の一部が
プラズマによりイオン化あるいは励起されて被処理物に
蒸着し、イオンプレーティングによる成膜をも行える。 このように、一つの装置で複数の成膜プロセスを行える
ため、複数の成膜プロセスを複合化させることができ、
被処理物上に複合膜（多層膜）を形成することが可能と
なる。

【０００９】また、プラズマ発生機のプラズマにより被
処理物の前処理（クリーニング，加熱）を行えるため高
速前処理を行えると共に、ピアス式電子銃でルツボ内の
材料を蒸発させるため、高圧力下（１０−２〜１０−３
Ｔｏｒｒ）での蒸発を安定に行えるので、成膜の高速化
を図れ、生産性を向上することが可能となる。

【００１０】従って、一つの装置で複数の成膜プロセス
による複合膜の形成と生産性の向上とを行える。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１２】図１において、１は真空容器を示し、この
真空容器１には排気装置２が接続されている。

【００１３】真空容器１内の上方には、被処理物である
基板４が一個あるいは複数個被処理物ホルダー３に取り
付けられている。そのホルダー３が回転機構により回転
自在かつ昇降自在に支持されていると共に、ホルダー３
には基板４にバイアス電圧が印加されるようにバイアス
電源６が接続されている。

【００１４】また、真空容器１には、容器１内の基板４
の表面及びその近傍にプラズマ７を発生させるプラズマ
発生機としての中空陰極型のプラズマ銃８が配設されて
いると共に、このプラズマ銃８に対向して必要に応じて
プラズマ専用の対向電極９が配設されている。

【００１５】さらに、真空容器１には、その内部下方に
基板４に蒸着させる金属又は化合物を収容するルツボ１
０が設けられていると共に、その外部にルツボ１０内の
材料を蒸発させるための電子ビーム１１を照射するピア
ス式電子銃１２が設けられ、この電子銃１２には電子銃
用排気装置１３が接続されている。また、ルツボ１０の
近傍には、真空容器１の外部からピアス式電子銃１２に
より照射された電子ビーム１１をルツボ１０内の材料に
照射されるように偏向させる磁石１４が配設されており
、ピアス式電子銃１２の電子ビーム１１によりルツボ１
０内の材料が基板４に蒸着するようになっている。さら
に、ルツボ１０の斜め上方には、アーク放電用電極１５
ａ，１５ｂが配設され、これらアーク放電用電極１５ａ
，１５ｂには、ルツボ１０の上方にアーク放電を発生さ
せてルツボ１０からの蒸気の一部をイオン化あるいは励
起させるようにアーク電源１６ａ，１６ｂが接続されて
いる。

【００１６】さらにまた、真空容器１には、イオンビー
ムスパッタ機構１７が設けられている。このイオンビー
ムスパッタ機構１７は、真空容器１内に回転可能に設け
られたホルダー１９に取り付けられているスパッタター
ゲット１８と、そのターゲット１８にイオンビームを照
射するイオンスパッタ用イオン銃２０とからなり、イオ
ンスパッタ用イオン銃２０からのイオンビームの照射に
よりターゲット１８から原子がたたきだされて基板４に
付着されるようになっている。そのスパッタターゲット
１８は、一以上、図示例では二つのターゲットから形成
され、これらがホルダー１９の両側に配置されて、ホル
ダー１９の回転により任意の材料を基板４に蒸着されう
るように構成されている。尚、イオンビームスパッタ機
構は、一つ以上のスパッタターゲットのうち任意のスパ
ッタターゲットにイオンビームを照射してそのターゲッ
トから原子がたたきだされるならばどのように形成して
もよく、そのスパッタターゲットの数は任意に決められ
る。

【００１７】また、真空容器１には、成膜中の基板４上
の被膜にイオンを照射するためのイオン源としてのイオ
ン照射用イオン銃２１が配設されている。

【００１８】以上において、真空容器１内が排気装置２
にて約１０−２〜１０−４Ｔｏｒｒの雰囲気にされ、そ
の状態でプラズマ銃８より基板４の表面及びその近傍に
プラズマ７を発生させる。すると、そのプラズマ７によ
り基板４の表面が洗浄されると共に加熱され、プラズマ
７による基板４の前処理が行われる。

【００１９】そして、真空容器１内を排気装置２にて所
定の圧力にし、ピアス式電子銃１２より電子ビーム１１
を照射する。すると、その電子ビーム１１がルツボ１０
内の材料に照射され、その材料が蒸発して基板４に付着
し、基板４上に成膜される。この電子ビーム蒸着を行っ
ている際に、イオン照射用イオン銃２１よりイオンビー
ムを成膜を行っている基板４上の被膜に照射する。これ
により、真空蒸着とイオン注入とを組み合わせた、いわ
ゆるダイナミックミキシングによる成膜（イオンアシス
ト蒸着）を行える。

【００２０】また、基板４の前処理後、イオンスパッタ
用イオン銃２０よりイオンビームを任意のスパッタター
ゲット１８に照射する。これにより、スパッタターゲッ
ト１８から原子がたたきだされ、これが基板４に付着し
て基板４上に成膜される。このスパッタ蒸着を行ってい
る際に、イオン照射用イオン銃２１よりイオンビームを
成膜を行っている基板４上の被膜に照射することにより
、スパッタ蒸着とイオン注入とを組み合わせた成膜を行
える。

【００２１】さらに、上述の電子ビーム蒸着を行いなが
ら、アーク放電用電極１５ａ，１５ｂよりルツボ１０の
上方にアーク放電を発生させると、ルツボ１０からの蒸
気の一部がイオン化あるいは励起され、これが基板４に
付着して基板４上に成膜される。尚、このイオンプレー
ティングによる成膜は、プラズマ銃よりプラズマを発生
させて行うようにしてもよい。また、イオンプレーティ
ングの際又は上述の蒸着の際に、必要に応じて基板にバ
イアス電圧を印加し、イオン化した原子を加速させるよ
うにしてもよい。

【００２２】このように、真空蒸着、イオンアシスト蒸
着、スパッタ蒸着、イオンビームスパッタ蒸着及びイオ
ンプレーティングの複数の成膜プロセスを同一の真空容
器１内で、しかも容器１内を大気に開放することなく行
えることにより、複数の成膜プロセスを複合化させるこ
とができる。これにより、基板４上に複合膜（多層膜）
を形成することができ、任意の成膜プロセスを複合化さ
せることで被膜と基板４との密着性，被膜の構造，電気
特性が良好な被膜の形成を行え、高性能の薄膜を作製す
ることができる。

【００２３】また、基板４の前処理は、プラズマ銃８よ
りプラズマ７を発生させることにより、そのプラズマ７
により基板４の表面が洗浄されると共に加熱されて行わ
れるので、基板４の前処理（クリーニング，加熱）を高
速で行える。又、ピアス式電子銃１２を用いて真空容器
１の外部からルツボ１０内の材料を蒸発させるために、
広範囲の圧力下（１０−２〜１０−５Ｔｏｒｒ）でその
蒸発を行え、高圧力下（１０−２〜１０−３Ｔｏｒｒ）
での蒸発を安定に行える。 このように、前処理を高速で行えると共に、高圧力下（
１０−２〜１０−３Ｔｏｒｒ）での蒸発を安定に行える
ので、成膜の高速化を図れることになり、生産性を向上
することができる。

【００２４】従って、プラズマ銃８、ルツボ１０、ピア
ス式電子銃１２、イオンビームスパッタ機構１７及びイ
オン銃２１を備えたことで、一つの真空容器１で複数の
成膜プロセスによる複合膜の形成と生産性の向上とを行
えることになる。

【００２５】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、真空容器
、ルツボ、ピアス式電子銃、プラズマ発生機、イオンビ
ームスパッタ機構及びイオン源を備えたので、一つの装
置で複数の成膜プロセスによる複合膜の形成と生産性の
向上とを行えるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】従来例を示す構成図である。

【図３】従来の他の例を示す構成図である。

【符号の説明】

１　　真空容器 ４　　被処理物（基板） ７　　プラズマ ８　　プラズマ発生機（プラズマ銃） １０　　ルツボ １１　　電子ビーム １２　　ピアス式電子銃 １７　　イオンビームスパッタ機構 １８　　スパッタターゲット ２１　　イオン源（イオン銃）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理物上に薄膜を形成するための真空容
   器と、その被処理物の表面及びその近傍にプラズマを発
   生させるプラズマ発生機と、上記真空容器内に設けられ
   、上記被処理物に蒸着させる材料を収納するルツボと、
   上記真空容器外に設けられ、上記ルツボ内の材料に電子
   ビームを照射して材料を蒸発させるためのピアス式電子
   銃と、スパッタターゲットから原子をイオンによってた
   たきだし、これを上記被処理物に蒸着させるためのイオ
   ンビームスパッタ機構と、成膜中の被処理物上の被膜に
   イオンを照射するためのイオン源とを備えたことを特徴
   とする薄膜形成装置。