JPH0447969B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0447969B2
JPH0447969B2 JP23557783A JP23557783A JPH0447969B2 JP H0447969 B2 JPH0447969 B2 JP H0447969B2 JP 23557783 A JP23557783 A JP 23557783A JP 23557783 A JP23557783 A JP 23557783A JP H0447969 B2 JPH0447969 B2 JP H0447969B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
clusters
thin film
cluster
substrate
atoms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP23557783A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS60124927A (ja
Inventor
Kenichiro Yamanishi
Akira Shuhara
Yoshifumi Minowa
Sanju Ko
Tateo Motoyoshi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP23557783A priority Critical patent/JPS60124927A/ja
Publication of JPS60124927A publication Critical patent/JPS60124927A/ja
Publication of JPH0447969B2 publication Critical patent/JPH0447969B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/221Ion beam deposition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/513Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using plasma jets

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、薄膜蒸着装置に関し、特にクラスタ
イオンビーム蒸着法により薄膜を形成する場合の
クラスタ発生源の改良に関するものである。
〔従来技術〕
従来この種の薄膜形成方法としては、真空蒸着
法、スパツタリング法、CVD法、イオンプレー
テイング法、クラスタイオンビーム蒸着法などが
あるが、特にイオン化粒子または励起粒子を用い
る方法は高品質薄膜の形成が可能であり、中でも
クラスタイオンビーム蒸着法は数多くの優れた特
徴を有しているため、高品質薄膜形成法として広
い用途が考えられている。
このクラスタイオンビーム蒸着法による薄膜形
成方法は、真空槽内において、基板に蒸着すべき
物質の蒸気を噴出して該蒸気中の多数の原子が緩
く結合したクラスタ(塊状原子集団)を生成し、
該クラスタに電子のシヤワーを浴びせて該スラス
タをそのうちの1個の原子がイオン化されたクラ
スタ・イオンにし、該クラスタ・イオンを加速し
て基板に衝突せしめ、これにより基板に薄膜を蒸
着形成する方法である。
このような薄膜形成方法を実施する装置とし
て、従来、第1図及び第2図に示すものがあつ
た。第1図は従来の薄膜蒸着装置を模式的に示す
概略構成図、第2図はその主要部の一部を切り欠
いて内部を示す斜視図である。図において、1は
所定の真空度に保持された真空槽、2は該真空槽
1内の排気を行なうための排気通路で、これは図
示しない真空排気装置に接続されている。3は該
排気通路2を開閉する真空用バルブである。
4は直径1mm〜2mmのノズル4aが設けられた
密閉形るつぼで、これには基板に蒸着させるべき
蒸発物質5が収容される。6は上気るつぼ4に熱
電子を照射し、これの加熱を行なうボンバード用
フイラメント、7はモリブデン(Mo)やタンタ
ル(Ta)等で形成され上気フイラメント6から
の輻射熱を遮断する熱シールド板であり、上気る
つぼ4、ボンバード用フイラメント6及び熱シー
ルド板7により、基板に蒸着すべき物質の蒸気を
上記真空槽1内に噴出してクラスタを生成せしめ
る蒸気発生源8が形成されている。なお、19は
上記熱シールド板7を支持する絶縁支持部材、2
0は上記るつぼ4を支持する支持台である。
9は2000℃以上に熱せられてイオン化用の熱電
子13を放出するイオン化フイラメント、10は
該イオン化フイラメント9から放出された熱電子
13を加速する電子引き出し電極、11はイオン
化フイラメント9からの輻射熱を遮断する熱シー
ルド板であり、上記イオン化フイラメント9、電
子引き出し電極10及び熱シールド板11によ
り、上記蒸気発生源8からのクラスタをイオン化
するためのイオン化手段12が形成されている。
なお、23は熱シールド板11を支持する絶縁支
持部材である。
14は上記イオン化されたクラスタ・イオン1
6を加速し、これを基板18に衝突させて薄膜を
蒸着させる加速電極であり、これは電子引き出し
電極10との間に最大10kVまでの電圧を印加で
きる。なお、24は加速電極14を支持する絶縁
支持部材、22は基板18を支持する基板ホル
ダ、21は該基板ホルダ22を支持する絶縁支持
部材、17はクラスタ・イオン16と中性クラス
タ15とからなるクラスタビームである。
次に動作について説明する。
まず蒸着すべき金属5をるつぼ4内に充填し、
上記真空排気装置により真空槽1内の空気を排気
して該真空槽1内を所定の真空度にする。
次いで、ボンバード用フイラメント6に通電し
て発熱せしめ、該ボンバード用フイラメント6か
らの輻射熱により、または該フイラメント6から
放出される熱電子をるつぼ4に衝突させること、
即ち電子衝撃によつて、該るつぼ4内の金属5を
加熱し蒸発せしめる。そして該るつぼ4の金属蒸
気圧が0.1〜10Torr程度になる温度まで昇温する
と、ノズル4aから噴出した金属蒸気は、るつぼ
4と真空槽1との圧力差により断熱膨張してクラ
スタと呼ばれる、多数の原子が緩く結合した塊状
原子集団となる。
このクラスタ状のクラスタビーム17は、イオ
ン化フイラメント9から電子引き出し電極10に
よつて引き出された熱電子13と衝突し、このた
め上記クラスタビーム17の一部のクラスタはそ
のうちの1個の原子がイオン化されてクラスタ・
イオン16となる。このクラスタ・イオン16は
加速電極14と電子引き出し電極10との間に形
成された電界により速度に加速されて基板18に
衝突し、これにより該基板18上に薄膜が蒸着形
成される。またこの際、イオン化されていない中
性クラスタ15は、上記るつぼ4から噴出された
運動エネルギーでもつて上記18に衝突し、上記
クラスタ・イオン16とともに該基板18上に蒸
着される。
なお、上記基板18は上記加速電極14と同電
位に設定されるのが一般的である。
ところがこの従来の装置では、蒸着物質5の蒸
気を得る際に、るつぼ4を加熱することによつて
その中に充填された蒸着物質5を加熱し、その蒸
気を得るようにしているため、熱効率が悪く、装
置の運転に非常に大きな電力が必要であり、また
蒸着物質5として、その蒸気化に高温度を必要と
する物質、例えばタングステン(W)、タンタル
(Ta)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、炭素
(C)など、及び非常に反応性の高い物質、例えばシ
リコン(Si)などを使用する場合においては、る
つぼ4に特殊な材料を用いる必要があるという欠
点があつた。
さらに、上記従来の装置では、クラスタをイオ
ン化するためのイオン化フイラメント9等が高温
になるため、その輻射熱により基板18の温度が
上昇し、基板として高分子シート等耐熱性の低い
ものは使用できないという欠点があつた。
〔発明の概要〕
この発明は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、クラスタイオン
ビーム蒸着装置において、常温ガスの物質をガス
収容部から噴出してクラスタを発生させ、このク
ラスタに光を照射して蒸着物質原子のクラスタの
一部を励起することにより、構造が簡単で、かつ
運転に必要な電力を著しく低減できるとともに、
反応性の高い物質等の薄膜をも容易に形成でき、
さらには基板の温度上昇が生ずることのない薄膜
蒸着装置を提供することを目的としている。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。
第3図は本発明の一実施例による薄膜蒸着装置
を模式的に示す概略構成図である。図において、
第1図と同一符号は同一又は相当部分を示し、3
0は真空槽1内に設けられ、その頭部にノズル3
0aを有するガス収容部であり、これは基板18
に蒸着すべき物質を有する常温ガスの化合物31
をそのノズル30aから噴出して、該化合物31
のクラスタを発生するためのものである。32は
上記化合物ガス31が収納されたガス容器、33
はこのガス容器32から上記ガス収容部30に供
給される化合物ガス31の量を制御し、上記ガス
収容部30の内圧等をコントロールするためのバ
ルブである。また、34は上記ガス収容部30の
周囲に配設された冷却管であり、上記ガス収容部
30を冷却して該ガス収容部30から発生される
クラスタのサイズ、即ち1つのクラスタを構成す
る分子又は原子の個数をコントロールするための
ものである。
35はレーザビーム36を発するレーザ発振器
(光源)であり、これは上記レーザビーム36を
上記ガス収容部30からの化合物のクラスタに照
射し、該化合物を分解して上記蒸着物質原子のク
ラスタを生成するとともに該蒸着物質原子のクラ
スタの一部を励起するためのものである。
次に動作について説明する。
ここで、本実施例においては、基板18の表面
にシリコン(Si)薄膜を蒸着形成する場合につい
て説明する。
まず、真空槽1内を真空排気装置により
10-7Torr(通常10-8〜10-6Torr程度)の真空度に
排気する。そして常温ガスの化合物31としてシ
ラン(Si H4)を用い、これをガス収容部30に
その内部のガス圧が10Torr(通常10-2〜103Torr
程度)になるようにバルブ33により調整しなが
ら供給し、該シランガス31をノズル31aから
噴出させる。すると、このノズル30aから噴出
されたシランガスはシラン分子のクラスタとな
る。この際、冷却管34よつて上記ガス収容部3
0の温度をコントロールすることにより、上記ク
ラスタのサイズがコントロールされる。
次に上記シラン分子のクラスタにレーザ発振器
35からのレーザビーム36が照射されると、該
シラン(Si H4)分子から水素(H2)が分離され
てシリコン(Si)原子のクラスタが生成される。
またこれと同時に、一部のシリコン原子のクラス
タは、該クラスタを構成するうちの1個の原子が
励起されて励起クラスタ46となる。この場合、
上記レーザビーム36の波長をコントロールする
ことにより、クラスタの所望レベルの励起状態が
得られる。
そしてこの励起クラスタ46は、励起されてい
ない非励起クラスタ15とともにノズル30aか
ら噴出された運動エネルギでもつて基板18に衝
突し、これにより基板18上にシリコン薄膜が蒸
着形成される。なお、上記シラン分子から分離生
成された水素ガスは、真空槽1外へ排気される。
このような本実施例装置では、常温ガスの化合
物を用いてクラスタを発生させるようにしたの
で、従来装置のように蒸着物質蒸気を得るための
加熱機構が全く不要となり、装置の構造を非常に
簡単に、かつ運転に必要な電力を著しく低減でき
るとともに、蒸気化させるのに高温度を要する物
質や、反応性の高い物質の薄膜をも容易に形成で
きる。さらに、従来装置のイオン化手段に代えて
レーザ発振器35を用い、これから発せられるレ
ーザビーム36でもつて蒸着物質原子のクラスタ
を生成し、該クラスタを励起するようにしたの
で、基板18への輻射熱が無くなり、該基板18
の温度が上昇することもなく、そのため薄膜形状
に不都合を生じることもない。
なお、上記実施例ではシラン(Si H4)を用い
てシリコン(Si)膜を形成する場合について説明
したが、本発明はこれに限るものではなく、例え
ば炭素(C)薄膜を形成する場合はメタン(CH4)を
用い、タングステン(W)薄膜を形成する場合は
フツ化タングステン(WF6)を用いるなど、適
当な化合物ガスを選んで上記実施例と同様の方法
で各種の薄膜形成が可能となる。
また、上記実施例では化合物のクラスタにレー
ザビームを照射するようにしたが、これは可視
光、紫外線、X線、r線等でもよく、上記実施例
と同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明によれば、クラスタイオ
ンビーム蒸着装置において、常温ガスの物質を用
いてクラスタを発生させ、このクラスタとなつて
いる化合物に光を照射して、該化合物を分解する
とともにこれにより得られた蒸着物質原子のクラ
スタの一部を励起するようにしたので、構造が簡
単で、かつ運転に必要な電力を著しく低減できる
とともに、反応性の高い物質等の薄膜をも容易に
形成でき、さらには基板の温度上昇を無くすこと
ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の薄膜蒸着装置の概略構成図、第
2図はその真空槽内を示す斜視図、第3図は本発
明の一実施例による薄膜蒸着装置の概略構成図で
ある。 1……真空槽、15……励起されていないクラ
スタ、18……基板、30……ノズル付ガス収容
部、31……常温ガスの化合物、35……レーザ
発振器(光源)、46……励起クラスタ。なお、
図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 所定の真空度に保持された真空槽と、該真空
    槽内に設けられ基板に蒸着すべき物質を有する常
    温ガスの化合物を噴出して該化合物のクラスタを
    発生するノズル付ガス収容部と、該ガス収容部か
    らの化合物のクラスタに光を照射し該化合物を分
    解して上記蒸着物質原子のクラスタを生成すると
    ともに該蒸着物質原子のクラスタの一部を励起す
    る光源とを備え、上記励起された蒸着物質原子の
    クラスタを励起されていない蒸着物質原子のクラ
    スタとともに基板に衝突させて薄膜を蒸着させる
    ことを特徴とする薄膜蒸着装置。 2 上記光源は、レーザー光を発生するものであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    薄膜蒸着装置。 3 上記光源は、可視光を発生するものであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜
    蒸着装置。
JP23557783A 1983-12-12 1983-12-12 薄膜蒸着装置 Granted JPS60124927A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23557783A JPS60124927A (ja) 1983-12-12 1983-12-12 薄膜蒸着装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23557783A JPS60124927A (ja) 1983-12-12 1983-12-12 薄膜蒸着装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60124927A JPS60124927A (ja) 1985-07-04
JPH0447969B2 true JPH0447969B2 (ja) 1992-08-05

Family

ID=16988048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23557783A Granted JPS60124927A (ja) 1983-12-12 1983-12-12 薄膜蒸着装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60124927A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2592453B2 (ja) * 1987-05-27 1997-03-19 三菱電機株式会社 イオン流生成装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60124927A (ja) 1985-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3492215A (en) Sputtering of material simultaneously evaporated onto the target
JPH089774B2 (ja) 薄膜形成装置
JPH0447969B2 (ja)
JP2710670B2 (ja) 蒸気発生源用るつぼ
JPH0443412B2 (ja)
JPH0830268B2 (ja) 薄膜蒸着装置
JPS60124928A (ja) 薄膜蒸着装置
JP4408505B2 (ja) ダイヤモンドライクカーボン膜の形成方法と装置
JPS60124929A (ja) 薄膜蒸着装置
JP2000144392A (ja) 薄膜形成装置及び薄膜形成方法
JPH0236673B2 (ja)
JPS60124926A (ja) 薄膜蒸着装置
JPS60158619A (ja) 薄膜蒸着装置
JPH05339720A (ja) 薄膜形成装置
JPH0735569B2 (ja) 薄膜形成装置
JPS60124925A (ja) 薄膜蒸着装置
JPS60124923A (ja) 薄膜蒸着装置
JPS6339668B2 (ja)
JPS60124914A (ja) 薄膜蒸着装置
JPS60124932A (ja) 薄膜蒸着装置
JPH0541698B2 (ja)
JPH0351087B2 (ja)
JPS60124921A (ja) 薄膜蒸着装置
JPH0443411B2 (ja)
JPS60124933A (ja) 薄膜蒸着装置