JPH04371573A - 活性化ガス発生装置 - 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】この発明は、基板上に化合物薄膜
を形成する薄膜形成装置などにおいて、蒸発材料を効率
よく反応させる活性化された反応ガスを発生させるのに
利用する活性化ガス発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は特開平０１ー１３９７５８号公報
に示された、従来の活性化ガス発生装置を利用した薄膜
形成装置を模式的に示す構成図であり、図５は従来の活
性化ガス発生装置を示す部分構成図である。図において
１は真空槽１０内を所定の真空度に保持する真空排気装
置、２は酸素ガスが充満されているガスボンベ、３は反
応ガスを真空槽１０に導入するためのリークバルブ、４
はノズル１８を有する密閉型るつぼで、中に基板９に蒸
着すべき蒸着物質１１が装填されている。５はるつぼ加
熱用フィラメント、６はイオン化用フィラメントであり
、２０００℃位に熱せられ、ここから放出される電子１
２はグリッド７により加速され、物質蒸気のクラスタ１
４を衝撃し、その一部をイオン化する。８はイオン化さ
れたクラスタイオン１３を加速し、イオン化されていな
い中性クラスタ１４と共に基板９に衝突させる加速電極
、１５ａ及び１５ｂは熱シールド板である。なお１６は
基板に蒸着すべき蒸着物質の蒸気を真空槽１０内に噴出
して、蒸着物質１１のクラスタを発生する蒸気発生源で
、上記密閉型るつぼ４及びるつぼ加熱用フィラメント５
よりなる。１７はクラスタをイオン化するイオン化手段
で、イオン化用フィラメント６及びグリッド７よりなる
。上記蒸気発生源１６、イオン化手段１７及び加速電極
８よりなる蒸発源は複数個あり（図では省略）、各々の
るつぼ４内にはイットリウム、バリウム、及び銅が装填
されている。１９は真空槽１０内に設けられ、蒸着物質
１１の蒸着時に、基板にむけて、酸素ガスを無声放電に
よって原子状酸素等の活性化ガスとしてノズル２０を通
じて噴射する活性化ガス発生装置である。２１は放電管
、２２ａ、２２ｂ（総称するときは２２）は無声放電の
放電電極、２３はピラニ真空計である。

【０００３】次に動作について説明する。真空排気装置
１により真空槽１０内が１０ー６Ｔｏｒｒ台の真空度に
なるまで排気する一方で、活性化ガス発生装置１９の放
電管２１内に酸素ガスを導入し、ピラニ真空計２３の計
測により、放電管２１の圧力が１〜２Ｔｏｒｒとなるよ
うに調節する。その後、放電電極２２に高周波電圧を印
加することにより放電管２１内に無声放電が生じ、この
放電により酸素ガスは活性化され、オゾン（Ｏ３　）、
原子状酸素（Ｏ）及びイオン（Ｏ２＋）等の活性種が発
生する。活性化された酸素ガス２４はノズル２０を通じ
て基板９に向けて噴射される。一方、真空槽１０内に固
定されたるつぼ４から噴射される蒸着物質１１のクラス
タ１４をイオン化用フィラメント６から放出される電子
１２によって部分的にイオン化してクラスタイオン１３
とし、さらに電界によって加速して、イオン化されてい
ない中性クラスタ１４と共に基板９上へ衝突させると、
基板９付近では蒸着物質のクラスタ１３及び１４と、活
性化酸素ガス２４との反応が進行して、反応生成物であ
る酸化物（ここでは酸化物超電導薄膜）が基板９上に薄
膜として形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の活性化ガス発生
装置は以上のように構成されているので、ステンレス鋼
などの金属材料をノズル側電極２２ａに用いれば、電極
がノズルに接近しているため、放電面の材料がスパッタ
リングによって気相中へたたき出され、上記不純物２５
は活性化ガスと共にノズル２０を通って基板９へ向けて
噴出され、その結果基板９上に形成される薄膜の中へ不
純物として混入し、薄膜の特性を低下させるという問題
があった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、不純物２５の発生を抑制しつつ
、高濃度活性種を含む活性化ガスの発生を実現すること
ができる活性化ガス発生装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る活性化ガ
ス発生装置は、ノズル近傍の放電面を低スパッタリング
率材料である酸化物ないし窒化物で構成したものである
。

【０００７】

【作用】この発明における活性化ガス発生装置は、ノズ
ル近傍の放電面の材料を低スパッタリング率材料である
石英、アルミナ、窒化ケイ素等の酸化物ないし窒化物に
より構成することにより、放電空間からの電子、イオン
の入射に対するスパッタリングを抑制し、そのため、不
純物を発生を抑制しつつ高濃度の活性種を含む活性化ガ
スを発生することを可能にする。

【０００８】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、１９ａは酸素ガスを無声放電によ
って原子状酸素等の活性種を含む活性化ガスとしてノズ
ル２０を通じて噴射する活性化ガス発生装置である。２
１は放電管、２２ａ、２２ｂ（総称するときは２２）は
無声放電の放電電極である。また、放電面２６は低スパ
ッタリング率材料である石英、アルミナ、窒化ケイ素等
の酸化物ないし窒化物により構成されている。

【０００９】次に動作について説明する。まず、放電管
２１内に酸素ガスを導入し、放電電極２２に高周波電圧
を印加することにより放電管２１内に無声放電が生じ、
この放電により酸素分子は活性化され、オゾン（Ｏ３　
）、原子状酸素（Ｏ）及びイオン（Ｏ２＋）等の活性種
が発生する。活性化された酸素ガス２４はノズル２０を
通じて噴射される。この発明では、放電空間の電子、イ
オンが放電面２６に入射際にも、スパッタリング率が低
いため、気相中へのノズル材料の放出量が抑制される。 従来の技術の項に示した成膜装置にこの発明による活性
化ガス発生装置（放電面材料に二酸化ケイ素を使用）を
適用して形成された薄膜の組成分析を行った結果を表１
に示す。

【００１０】

【表１】

【００１１】その結果、従来の活性化ガス発生装置（電
極にステンレス鋼を使用）を用いた場合には、電極の構
成元素である鉄、クロム、ニッケルが検出されたのに対
して、この発明において放電面に二酸化ケイ素を使用し
た場合には構成元素であるケイ素は検出されておらず、
しかもこの薄膜が超電導特性を示した。このため、この
発明によって不純物の発生を抑制でき、高純度が要求さ
れる薄膜形成や有機物の分解除去プロセスに適用可能な
高機能の活性化ガス発生装置を実現することができる。

【００１２】実施例２．また、図２に示すように、放電
管と放電面を一体化した低スパッタリング材料である酸
化物ないし窒化物からなる放電管２１ａを用いても同様
の効果が得られる。

【００１３】実施例３．また、上記放電面はその表面が
低スパッタリング材料である酸化物ないし窒化物であれ
ばよく、図３に示すように、ノズルと電極を兼ねた電極
２２ａの放電管側の面あるいは全面を低スパッタリング
材料である酸化物ないし窒化物によるコーティング層２
７で覆ったものでも同様の効果が得られる。このとき電
極２２ａとコーティング層２７との間に１層ないし複数
層の中間層を設けてもよい。

【００１４】実施例４．また、上記実施例では反応ガス
は酸素であったが、他のガスであってもよい。

【００１５】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ノズル
近傍の放電面を低スパッタリング率材料である石英、ア
ルミナ、窒化ケイ素等の酸化物ないし窒化物により構成
したので、放電空間からの電子、イオンの入射に対して
も放電面材料がスパッタされて気相中に放出されるのを
防ぐことができ、そのため、不純物を発生することなく
高濃度の活性化ガスを発生することを可能にする。従っ
て、高純度が要求される薄膜形成や有機物の分解除去プ
ロセスに適用が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による活性化ガス発生装置
を示す部分構成図である。

【図２】この発明の他の実施例を示す活性化ガス発生装
置を示す部分構成図である。

【図３】この発明のさらに他の実施例を示す活性化ガス
発生装置を示す部分構成図である。

【図４】従来の活性化ガス発生装置を利用した薄膜形成
装置を示す構成図である。

【図５】従来の活性化ガス発生装置を示す部品構成図で
ある。

【符号の説明】

１９ａ　　活性化ガス発生装置 ２１　　放電管 ２２ａ，２２ｂ　　放電電極 ２６　　放電面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズル近傍を放電面とする活性化ガス発生
   装置において、放電面の材料が酸化物ないし窒化物であ
   ることを特徴とする活性化ガス発生装置。