JPH0472061A - 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〕 本発明は、ＣＶＤ法（化学的蒸着法）の長所である強い
反応性と、ＰＶＤ法（物理的蒸着法）の長所である高真
空中での成膜とを同時に実現することができ、且つ、大
面積基板上への均一な薄膜形成が可能となる、新規な構
成の薄膜形成装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、被薄膜形成基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置
としては、ＣＶＤ法やＰＶＤ法などを利用したものが良
く知られており、ＣＶＤ法による装置は反応性が強く、
ＰＶＤ法による装置は高真空中において緻密な強い薄膜
を形成できるなどの長所を有している。

これら、ＣＶＤ法やＰＶＤ法などを利用した薄膜形成装
置としては、従来より種々のものが提案されており、そ
の方法も極めて多岐にわたっている。

しかし、従来の薄膜形成装置にあっては、形成された薄
膜と被薄膜形成基板（以下、基板と称する）との密着性
が弱かったり、あるいは、耐熱性の無い基板上への薄膜
形成が困難であったり、また、大面積基板上に一様に薄
膜を形成する場合に、均一な薄膜形成が困難であったり
する等の問題があった。

そこで、これらの問題を解決するため、本出願人は先に
、薄膜形成装置として、基板を蒸発源に対向させて対向
電極に保持し、この対向電極と蒸発源との間にグリッド
を配置すると共に、このグリッドと蒸発源との間に熱電
子発生用のフィラメントを配し、上記グリッドをフィラ
メントに対して正電位にして薄膜形成を行なう装置を提
案した（特開昭５９−８９７６３号公報参照）。

この薄膜形成装置では、蒸発源から蒸発した蒸発物質は
、先ずフィラメントからの熱電子によりイオン化され、
このようにイオン化された蒸発物質がグリッドを通過す
ると、グリッドがら対向電極に向かう電界の作用により
加速されて被薄膜形成基板に衝突し、基板上に密着性の
良い薄膜が形成されるという特徴を有している。

〔発明が解決しようとするｌ！ＩＩ題〕しかしながら、
この薄膜形成装置では、■導入ガスや材料物質がフィラ
メントの材料と化金物を作る場合のフィラメントの劣化
、■フィラメントの材料（Ｗ等）の薄膜への混入。

■フィラメントからの輻射による基板温度の上昇、■フ
ィラメント周辺部に付着した物質の再蒸発による薄膜へ
の混入、 等の問題があった。

また、通常の蒸発源に代えてＳｉＨ４やＣＨ４等を供給
できる材料供給部を設け、ＳｉＨ，やＣＨ４等を供給し
た場合には、フィラメントからの輻射によって、フィラ
メント周辺部（フィラメント周辺の電極や壁等）が高温
になり、この高温部に固相物（Ｓｉ、Ｃ）等が析出する
といった問題もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、基板
に対して極めて強い密着性をもった薄膜を形成でき、耐
熱性の無いプラスティック等も基板として用いうろこと
が可能で、且つ、大面積基板上にも均一な薄膜形成が可
能となる新規な構成の薄膜形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〕

上記目的を達成するため、本願請求項１記載の第１の構
成の薄膜形成装置は、 活性ガス若しくは不活性ガス、あるいは、これら両者の
混合ガスが導入される成膜用真空槽と、小孔を有し、こ
の小孔により上記成膜用真空槽に対して真空的に連結さ
れ、且つ差動排気される真空槽と、 上記成膜用真空槽内に配備される蒸発源と、上記成膜用
真空槽内において、上記蒸発源と対向するように設置さ
れ、被薄膜形成基板を保持する対電極と、 上記成膜用真空槽内において、上記蒸発源と上記対電極
の間に配備され、材料物質を通過させうるグリッドと、 上記成膜用真空槽に対して差動排気される上記真空槽内
に配備され、蒸発源の周辺部から上記グリッドに向けて
、熱電子がこの真空槽の小孔を通って放出されるように
設置された熱電子供給部と、この熱電子供給部内に配備
されるフィラメントと、上記両頁空槽内に所定の電気的
状態を実現するための電源手段と、 上記両頁空槽内と上記電源手段とを電気的に連結する導
電手段とを有し、 上記フィラメントに対し上記グリッドが正電位になるよ
うにし、且つ、上記フィラメント周辺部の真空度を成膜
用真空槽より高真空に保ちながら熱電子をグリッドに向
けて放出できるような構造及び電気的手段が設けられて
いることを特徴とする。

また、本願請求項２記載の第２の構成の薄膜形成装置は
、 活性ガス若しくは不活性ガス、あるいは、これら両者の
混合ガスが導入される成膜用真空槽と、小孔を有し、こ
の小孔により上記成膜用真空槽に対して真空的に連結さ
れ、且つ差動排気される真空槽と、 上記成膜用真空槽内に配備され、成膜用真空槽外に導出
された材料供給路により成膜用真空槽外から蒸気若しく
は霧状とした材料物質を供給することができる材料供給
部と。

上記成膜用真空槽内において、上記材料供給部と対向す
るように配備され、被薄膜形成基板を保持する対電極と
、 上記成膜用真空槽内において、上記材料供給部と上記対
電極の間に配備され、材料物質を通過させうるグリッド
と、 上記成膜用真空槽に対して差動排気される上記真空槽内
に配備され、上記材料供給部の周辺部から上記グリッド
に向けて、熱電子がこの真空槽の小孔を通って放出され
るように設置された熱電子供給部と、この熱電子供給部
内に配備されるフィラメントと、 上記両頁空槽内に所定の電気的状態を実現するための電
源手段と、 上記間真空槽内と上記電源手段とを電気的に連結する導
電手段とを有し、 上記フィラメントに対し上記グリッドが正電位になるよ
うにし、且つ、フィラメント周辺部の真空度を成膜用真
空槽より高真空に保ちながら、熱電子をグリッドに向け
て放出できるような構造及び電気的手段が設けられてい
ることを特徴とする特また、上記第２の構成の薄膜形成
装置においては、材料供給部の対電極と対向する面に材
料物質の吐出孔として小口径のノズルを複数個設けると
共に材料供給部に材料物質加熱用のヒーターを取付け、
材料供給部内外の圧力差を調整可能とすることにより材
料物質に調整可能な運動エネルギーを持たせ、材料物質
を方向性良く且つ均一に基板に向けて噴射できるように
し、フィラメントが配備される真空槽側への材料物質の
流入を減少させる装置構成とすることができる。

〔作　　用〕

以下、本発明の構成及び作用について詳細に説明する。

本発明の第１の構成の薄膜形成装置は、前述したように
、成膜用真空槽と、この成膜用真空槽に対し小孔により
真空的に連結され、より高真空に差動排気される真空槽
と、蒸発物質を蒸発させうる蒸発源と、対電極と、熱電
子供給部と、グリッドと、電源手段と、導電手段とを有
する構成となっている。

また、本発明の第２の構成の薄膜形成装置は、成膜用真
空槽と、この成膜用真空槽に対し小孔により真空的に連
結され、より高真空に差動排気される真空槽と、真空外
から材料物質を供給できる材料供給部と、対電極と、熱
電子供給部と、グリッドと、電源手段と、導電手段とを
有する構成となっている。

ここで、上記第１の構成の薄膜形成装置と第２の構成の
薄膜形成装置の相違点は、薄膜形成材料の供給源として
第１の構成では蒸発源を用いているのに対し、第２の構
成では成膜用真空槽外から材料物質を供給できる材料供
給部を用いている点であり、その他の構成については同
様のものである。

以下、共通部分について説明する。

第１（又は第２）の構成の薄膜形成装置において、上記
成膜用真空槽には、その内部空間に活性ガス、あるいは
不活性ガス、若しくは活性ガスと不活性ガスの混合ガス
が導入し得るようになっており、上記蒸発源（又は材料
供給部）、対電極、グリッドが配備される。

上記対電極と、蒸発源（又は材料供給部）は、互いに対
向するように配備され、対電極は、蒸発源（又は材料供
給部）と対向する側に被薄膜形成用基板を保持するよう
になっている。

上記グリッドは蒸発物質（又は材料物質）を通過させう
るものであって、蒸発源（又は材料供給部）と対電極の
間に介設される。

上記成膜用真空槽に対し、より高真空に差動排気される
真空槽内には、熱電子供給部が配備され、この熱電子供
給部内には熱電子発生用のフィラメントが配備されてい
る。また、この真空槽及び熱電子供給部は蒸発源（又は
材料供給部）の周辺部に配備され、蒸発源（又は材料供
給部）の周辺部からグリッド方向に熱電子が放出される
ような構造及び電気的手段がとられている。従って、電
気的にはグリッドはこの真空槽及び熱電子供給部に対し
て正電位にされる。

電源手段は、両真空槽内に所定の電気的状態を実現する
ための手段であり、この電源手段と真空槽内部が、導電
手段により電気的に連結される。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の第１の構成による薄膜形成装置の実施
例を示す概略構成図である。

第１図において、符号１はペルジャー、符号２はベース
プレート、符号３はバッキングを夫々示しており、ペル
ジャー１とベースプレート２は、バッキング３により一
体化されて成膜用真空槽１′を構成している。また、符
号７は成膜用真空槽１′内に設けられたカバーであり、
符号７ｃで示されるバッキングとベースプレート２によ
って−１体化され、成膜用真空槽１′とは異なる真空度
を有する真空槽を構成する（以下、真空槽７と言う）。

成膜用真空槽１′の内部空間には、符号４で示すような
公知の適宜の方法により、活性ガス及び／又は不活性ガ
スを導入できるようになっている。

ペルジャー１及びベースプレート２に設けられた孔ＩＡ
、　２Ａは、夫々成膜用真空槽１′と真空槽７を排気す
るため、図示されない夫々の真空系に連結される。また
、真空槽７の小孔７ａにより、真空槽７と成膜用真空槽
１′は真空的に連結され、真空槽７がより高真空になる
ように差動排気される。また、真空槽７は水冷パイプ７
ｂにより冷却可能になっている。

ペルジャー１あるいはベースプレート２には、成膜用真
空槽１′及び真空槽７の気密性を保ち、且つ、ペルジャ
ー１あるいはベースプレート２との電気的絶縁性を保ち
つつ、支持体を兼ねた電極１０゜１１、１２．１３．１
４．１５が配設されており、これら電極１０．１１．１
２．１３．１４．１５は、各真空槽内部と外側とを電気
的に連結するものであって、他の配線具と共に導電手段
を構成する。

上記電極のうち、一対の電極１５の間には、タングステ
ン、モリブデン、タンタル等の金属をボート状に形成し
た抵抗加熱式の蒸発源９が支持されている。この蒸発源
９の形状は、ボート状に代えてコイル状、またはルツボ
状としても良い。尚、このような蒸発源に代えて、従来
の真空蒸着方式で用いられている蒸発源を適宜使用する
ことができる。

また、上記一対の電極１５の真空槽外の電極間には交流
電源２４が接続され、一方の電極は接地される。尚、上
記交流電源２４に代えて直流電源を用いることもできる
。

電極１１にはグリッド６が支持されており、このグリッ
ド６は、蒸発源９から蒸発した蒸発物質を対電極Ｓ側へ
通過させうる様に形状を定めるのであるが、この例にお
いては網目状である。また、この電極１１は直流電圧電
源２３の正極側に接続され、直流電源２３の負極側は接
地されている。

電極１０には対電極５が支持されており、この対電極５
の蒸発源９に対向する側の面に、被薄膜形成基板１００
が適宜の方法で保持される。この電極１０は、第１図の
例ではそのまま接地されているが、この間に直流電源を
入れて、対電極５にバイアスをかけてもよい。

電極１３には熱電子供給部の本体８が支持され、一対の
電極１４にはフィラメント８ａが支持されており、いず
れも真空槽７内に配備されているにの電極１３は直流電
圧電源２０の負極側に接続され、その正極側は直流電圧
電源２２の負極側に接続さ九る。

また、一対の電極１４の間には交流電源２１が接続され
、一方の電極は直流電源２２の負極側に接続される。上
記交流電源２１は交流に代えて直流電源を用いることも
できる。尚、直流電源２２の正極側は接地される。また
、第１図の例では、熱電子供給部を２つ設置しであるが
、熱電子供給部は１つあるいは複数であっても良い。

上記熱電子供給部の本体８は、フィラメント８ａに対し
て負電位に保たれるので、フィラメント８ａから発生し
た熱電子は本体８のノズル８ｂから放出される。この際
、ノズル８ｂは静電レンズとして作用し、熱電子は真空
槽７の小孔７ａを通り抜けられる程度の集束されたビー
ム状となる。また真空槽７はフィラメント８ａに対し正
電位であるから、小孔７ａは熱電子の引出電極として作
用する。さらに、この小孔７ａに適当なグリッドを設け
ることにより、より効果的に熱電子を引き出すことがで
きる。

成膜用真空槽１′内に配備されるグリッド６は、上記小
孔７ａのグリッドに対して正電位に保たれるので、小孔
７ａより引き出された熱電子ビームは、空間電荷効果等
により拡がりながらグリッド６に向かって飛行し、グリ
ッド６近傍で往復運動を繰り返して、やがてグリッド６
に収集される。この熱電子により、比較的高真空下で、
蒸発物質及び導入ガスのイオン、または活性種が生成さ
れ、荷電粒子の両極性拡散によって均一で安定なプラズ
マが形成される。

従って、この薄膜形成装置では、主にフィラメント加熱
用電源２１、熱電子引出用電源２２及びグリッド用直流
電源２３の調節により安定なプラズマ状態をつくること
ができる。

尚、実際には、上記電気的接続は、導電手段の一部を構
成するスイッチを含み、これらのスイッチ操作により蒸
着プロセスを実行するのであるが、これらのスイッチ類
は、図示を省略されている。

さて、以上の構成からなる薄膜形成装置では、熱電子発
生用フィラメント８ａを成膜用真空槽１′とは別途に設
けられた真空槽７側に取り出し、且つ、差動排気により
真空槽７を成膜用真空槽１′より高真空に保つことによ
って。

■フィラメントの材料に対して活性または化合性のある
ガスや蒸発物質によるフィラメントの劣化、 ■フィラメントの材料の薄膜への混入、■フィラメント
の輻射による基板の温度上昇、０７４５５２８周辺部か
らの再蒸発物質の薄膜への混入、 といった問題が改善される。

次に、第１図に示す構成の薄膜形成装置による薄膜形成
について説明する。

第１図において、先ずペルジャー１を開き、被薄膜形成
基板１００を図の如く対電極５に保持させると共に、蒸
発物質を蒸発源９に保持させる。尚、蒸発物質はどのよ
うな薄膜を形成するかに応じて選定される。

次に、ペルジャー１を閉じ、成膜用真空槽１′を密閉し
た後、成膜用真空槽１′及び真空槽７内を真空排気系で
高真空状態に排気した後、成膜用真空槽１′内には、ガ
ス導入手段４により活性ガス、若しくは不活性ガス、あ
るいはこれらの混合ガスが１０〜１Ｏ−３Ｐａの圧力で
導入される。尚、差当っての説明では、この導入ガスを
、例えばアルゴン等の不活性ガスであるとする。

さて、このような雰囲気状態において装置を作動させ、
蒸発源９を加熱すると、蒸発源９から蒸発物質が蒸発さ
れる。この蒸発物質の粒子は、基板１００に向かって拡
がりつつ飛行するが、その−部及び導入ガスが、真空槽
７内の熱電子供給部８のフィラメント８ａより放出され
た熱電子と衝突してイオン化される。

このように一部がイオン化された蒸発物質は、グリッド
６を通過するが、その際グリッド近傍において上下に振
動運動する熱電子及び前記イオン化された導入ガスとの
衝突により、さらにイオン化される。また、このグリッ
ド近傍では、同様に。

導入ガスもより多くイオン化される。

また、グリッド６を通過した蒸発物質中、未だイオン化
されていない部分は、さらに上記イオン化された導入ガ
スとの衝突によりイオン化され、イオン化率が高められ
る。

正イオンにイオン化された蒸発物質及び導入ガスは、グ
リッド６から対電極５へ向かう電界の作用により、基板
１００に向かって加速され高速で基板１００に衝突する
。このとき、イオンには電界方向への力が作用するので
、薄膜の膜厚分布の均一化、及び物性の均一化がより一
層可能となる。こうして、大面積基板上にも均一な薄膜
形成が行われる。

さて、この様にして形成された薄膜は、基板へのイオン
粒子の衝突による運動エネルギーの効果及び電荷の存在
が及ぼす効果により、基板１００への密着性に優れ、結
晶性も良好である。

また、導入ガスとして、活性ガスを単独で、あるいは不
活性ガスと共に導入して成膜を行うと、同様な作用によ
って、蒸発物質のイオンや活性ガスのイオン及びその他
の活性種が生成されるため、蒸発物質が活性ガスと反応
性良く化合し、均一組成の化合物薄膜を形成することが
できる。

以上のように、第１図に示す構成の薄膜形成装置では、
蒸発物質のイオン化率が極めて高く、且つ安定している
ので、所望の組成や物性を持つ薄膜を、容易且つ確実に
得ることができる。また、フィラメント８ａを成膜用真
空槽１′より高真空の真空槽７内に保持することによっ
て、不純物の薄膜への混入やフィラメント８ａの劣化及
び基板温度の上昇を抑えることができ、高品質な薄膜の
形成が可能となる。

例えば、不活性ガスとしてアルゴン、活性ガスとして酸
素を導入して、圧力を１０〜１０−”Ｐａに調整し、蒸
発物質としてアルミニウムを選択す、れば、基板上には
酸化アルミニウム絶縁性薄膜を形成することができる。

この場合、蒸発物質として硅素、−酸化硅素を選べば、
二酸化硅素絶縁性薄膜を得ることができる。また、蒸発
物質としてインジウム、スズを選べば、酸化インジウム
、酸化スズのような導電性の薄膜も得られる。また、活
性ガスとして窒素、またはアンモニアをアルゴンと共に
用い、蒸発物質としてチタン、タンタル登選べば。

窒化チタン、窒化タンタルの薄膜を得ることも可能であ
る。

また、第１図に示す構成の薄膜形成装置においては、蒸
発物質及び導入ガスのイオン化には、フィラメントによ
る熱電子が有効に寄与するので、１．０−”Ｐａ以下の
圧力の高度の真空下においても蒸発物質のイオン化が可
能であり、このため、薄膜中へのガス分子の取り込みを
極めて少なくすることができるため、高純度の薄膜を得
ることができ、また、薄膜の構造も極めて緻密なものと
することが可能であり、通常、薄膜の密度はバルクのそ
れよりも小さいとされているが、本装置によれば、バル
クの密度に極めて近似した密度が得られることも大きな
特徴の一つである。従って、本発明の第１図に示す構成
の薄膜形成装置は、ＩＣ，ＬＳＩなどを構成する半導体
薄膜等の形成にも極めて適しているものである。

吹に、第２図は本発明の第２の構成による薄膜形成装置
の実施例を示す概略構成図である。

ここで、第２図に示す構成の薄膜形成装置と先の第１図
に示した構成の薄膜形成装置の相違点は。

薄膜形成材料の供給源として第１図の装置では蒸発源９
を用いているのに対し、第２図の装置では成膜用真空槽
外から材料物質を供給できる材料供給部９′を用いてい
る点であり、成膜用真空槽１′。

真空槽７、対電極５．グリッド６、熱電子供給部８、電
源手段等、その他の同符号を付した構成要素については
同様のものであるため説明を省略する。

第２図において、材料供給部９′は、材料供給路１５′
　によって支持され、材料供給路１５′　を介して成膜
用真空槽外より材料物質を供給できるようになっており
、電気的には接地される。また、この材料供給部９′は
、複数個の／Ｊ−孔ノズル９ａ’及びヒーター９ｂ’　
を有し、材料物質を所望の運動エネルギーで、方向性良
く、且つ均一に放出できるようになっている。尚、材料
供給路１−５′は、成膜用真空槽内部と外側とを電気的
に連結するものであって、他の配線具と共に導電手段を
構成する。

さて、第２図に示す構成の薄膜形成装置においても、第
１図に示した薄膜形成装置と同様に成膜真空槽内に安定
なプラズマ状態を作ることができ。

均一で緻密な薄膜形成を行うことが可能となる。

また、第２図に示す構成の薄膜形成装置においても、熱
電子供給部を真空槽７内に設置し、且つ、差動排気によ
り真空槽７を成膜用真空槽１′より高真空に保つことに
よって、 ■フィラメント８ａの材料に対して活性で化合性のある
導入ガスや材料物質を用いた場合のフィラメントの劣化
、 ■フィラメントの材料の薄膜への混入、■フィラメント
の輻射による基板の温度上昇、■フィシメン８周辺部か
らの再蒸発物質の薄膜への混入、 といった問題が改善される。

また、第２図に示す構成の装置においては、真空槽７を
水冷パイプ７ｂによって冷却することにより。

■材料物質としてＳｉＨ４やＣＨ，等を用いた場合に、
フィラメントからの輻射によって材料供給部９の周辺部
（真空槽７等）が高温となり、この高温部に同相物（Ｓ
ｉ、Ｃ等）が析呂する、といった問題も改善される。

さらに、材料供給部９に複数個の小孔ノズル９ａ’とヒ
ーター９ｂ’　を設け、材料物質を材料供給部９′から
基板１００及びグリッド６方向へ、方向性良く均一に放
呂することによって、真空槽７への材料物質の流入の抑
制がより一層可能となる。

次に、第２図に示す構成の薄膜形成装置による薄膜形成
について説明する。

第２図において、先ずペルジャー１を開き、被薄膜形成
基板１００を図の如く対電極５に保持させる。

次に、ペルジャー１を閉じ、成膜用真空槽１′を密閉し
た後、成膜用真空槽１″及び真空槽７内を真空排気系で
高真空状態に排気した後、成膜用真空槽１′内に、ガス
導入手段４により活性ガス、若しくは不活性ガス、ある
いはこれらの混合ガスを１０〜１０””Ｐａの圧力で導
入する。

そして、この雰囲気状態において装置を作動させ、材料
物質を材料供給源９′より噴出させる。尚、材料物質は
どのような薄膜を形成するかに応じて選定される。

この材料物質の粒子は、基板１００に向かって拡がりつ
つ飛行するが、その一部及び４人ガスが、真空槽７内の
熱電子供給部８のフィラメント８ａより放出された熱電
子とｒ突して活性化され、イオン及びその他の活性種が
生成される。

このように一部が活性化（イオン化を含む）された材料
物質は、グリッド６を通過するが、その際グリッド近傍
において上下に振動運動する熱電子及び前記イオン化さ
れた導入ガスとの衝突により、さらに活性化される。ま
た、このグリッド近傍では、同様に、導入ガスもより多
く活性化される。

また、グリッド６を通過した材料物質中、未だイオン化
されていない部分は、さらに上記イオン化された導入ガ
スとの衝突により活性化され、その率が高められる。

活性種の中の正イオンにイオン化された材料物質及び導
入ガスは、グリッド６から対電極５へ向かう電界の作用
により、基板１００に向かって加速され高速で基板１０
０に衝突する。このとき、イオンには電界方向への力が
作用するので、薄膜の膜厚分布の均一化、及び物性の均
一化がより一層可能となる。こうして、大面積基板上に
も均一な薄膜形成が行われる。

さて、この様にして薄膜を形成すると、イオン粒子の運
動エネルギーの効果により、基板１００への密着性に優
れ、結晶性も良好な薄膜を得ることができる。また、イ
オン及び中性の活性種等が多いため、反応性が良く、均
一組成の化合物薄膜も容易に得ることができる。

以上のように、第２図に示す構成の薄膜形成装置では、
材料物質の活性化率が極めて高く、且つ安定しているの
で、所望の組成や物性を持つ薄膜を、容易且つ確実に得
ることができる。また、フィラメント８ａを成膜用真空
槽１′より高真空の真空槽７内に保持することによって
、不純物の薄膜への混入やフィラメント８ａの劣化及び
基板温度の上昇等を抑えることができ、高品質な薄膜の
形成が可能となる。

例えば、導入ガスとしてアルゴン（Ａｒ）又は水素（Ｈ
２）等を選択し、圧力を１０〜１０−”Ｐａに調整し、
材料物質としてＳｉＨ，を用いれば、基板上にａ−８ｉ
又はｐ−８ｉの薄膜を形成でき、材料物質としてＣＨ，
を用いれば、カーボン薄膜又はダイヤモンド薄膜を形成
できる。

また、導入ガスとしてＮ２及び／又はＡｒを選択し、材
料物質としてＳｉＨ４＋ＮＨ，を用いれば。

ＳｉＮヨ薄膜を形成できる。

さて、第２図に示す構成の薄膜形成装置においては、材
料物質及び導入ガスのイオン化には、フィラメントによ
る熱電子が有効に寄与するので、１０−”Ｐａ以下の圧
力の高度の真空下においても材料物質の活性化（イオン
化等）が可能である。従って、ガス分子の取り込みの極
めて少ない高純度の薄膜が得られ、また薄膜の構造も極
めて緻密にすることができ、通常、薄膜の密度はバルク
のそれよりも小さいとされているが、本装置によれば、
バルクの密度に極めて近似した密度の薄膜が得られるこ
とも大きな特徴の一つである。従って、本発明の第２図
に示す構成の薄膜形成装置は、絶縁、保護、パッシベー
ション等を目的とする薄膜ばかりではなく、ＩＣやＬＳ
Ｉなどを構成する半導体薄膜等の形成にも極めて適して
いるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の第１、第２の構成の薄膜
形成装置によれば、低温の大面積基板上に、全翼薄膜等
のような単一元素にて構成される薄膜ばかりでなく、均
一な膜厚及び均一な物性を有し、且つ化学量論的により
近い状態の化合物薄膜をも、密着性良く且つ不純物の取
り込みを少なくして高品質に作製することが可能となり
、大量生産にも十分対応することができる。

また１本発明の薄膜形成装置によれば、蒸発物質や材料
物質がイオン化または活性化され、電気的に高いエネル
ギー（電子・イオン温度）を有する状態となるので、結
晶化を必要とする成膜や反応性を必要とする成膜を、温
度（反応温度、結晶化温度）という熱エネルギーを与え
ずに実現でき。

低温成膜が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の発明の実施例を示す薄膜形成装
置の概略構成図、第２図は請求項２，３記載の発明の実
施例を示す薄膜形成装置の概略構成図である。 １・・・・ペルジャー、１′・・・・成膜用真空槽、２
・・・ベースプレート、３，７ｃ・・・・バッキング、
４・・・・ガス導入手段、５・・・・対電極、６・・・
・グリッド、７・・・・真空槽、７ａ・・・・小孔、７
ｂ・・・・水冷パイプ、８・・・・熱電子供給部、８ａ
・・・・フィラメント、９・・・蒸発源、９′・・・・
材料供給部、１０．１１．１２．１３．１４゜１５・・
・・支持体兼用の電極、１５′　・・・・材料供給路、
２０、２２．２３・・・・直流電源、２１．２４・・・
・交流電源、９ａ’　・・・・小口径ノズル、９ｂ’　
・・・・ヒーター、１００・・・・基板。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．活性ガス若しくは不活性ガス、あるいは、これら両
   者の混合ガスが導入される成膜用真空槽と、 小孔を有し、この小孔により上記成膜用真空槽に対して
   真空的に連結され、且つ差動排気される真空槽と、 上記成膜用真空槽内に配備される蒸発源と、上記成膜用
   真空槽内において、上記蒸発源と対向するように設置さ
   れ、被薄膜形成基板を保持する対電極と、 上記成膜用真空槽内において、上記蒸発源と上記対電極
   の間に配備され、材料物質を通過させうるグリッドと、 上記成膜用真空槽に対して差動排気される上記真空槽内
   に配備され、蒸発源の周辺部から上記グリッドに向けて
   、熱電子がこの真空槽の小孔を通って放出されるように
   設置された熱電子供給部と、この熱電子供給部内に配備
   されるフィラメントと、 上記両真空槽内に所定の電気的状態を実現するための電
   源手段と、 上記両真空槽内と上記電源手段とを電気的に連結する導
   電手段とを有し、 上記フィラメントに対し上記グリッドが正電位になるよ
   うにし、且つ、上記フィラメント周辺部の真空度を成膜
   用真空槽より高真空に保ちながら熱電子をグリッドに向
   けて放出できるような構造及び電気的手段が設けられて
   いることを特徴とする薄膜形成装置。
2. ２．活性ガス若しくは不活性ガス、あるいは、これら両
   者の混合ガスが導入される成膜用真空槽と、 小孔を有し、この小孔により上記成膜用真空槽に対して
   真空的に連結され、且つ差動排気される真空槽と、 上記成膜用真空槽内に配備され、成膜用真空槽外に導出
   された材料供給路により成膜用真空槽外から蒸気若しく
   は霧状とした材料物質を供給することができる材料供給
   部と、 上記成膜用真空槽内において、上記材料供給部と対向す
   るように配備され、被薄膜形成基板を保持する対電極と
   、 上記成膜用真空槽内において、上記材料供給部と上記対
   電極の間に配備され、材料物質を通過させうるグリッド
   と、 上記成膜用真空槽に対して差動排気される上記真空槽内
   に配備され、上記材料供給部の周辺部から上記グリッド
   に向けて、熱電子がこの真空槽の小孔を通って放出され
   るように設置された熱電子供給部と、この熱電子供給部
   内に配備されるフィラメントと、 上記両真空槽内に所定の電気的状態を実現するための電
   源手段と、 上記両真空槽内と上記電源手段とを電気的に連結する導
   電手段とを有し、 上記フィラメントに対し上記グリッドが正電位になるよ
   うにし、且つ、フィラメント周辺部の真空度を成膜用真
   空槽より高真空に保ちながら、熱電子をグリッドに向け
   て放出できるような構造及び電気的手段が設けられてい
   ることを特徴とする薄膜形成装置。
3. ３．請求項２記載の薄膜形成装置において、材料供給部
   の対電極と対向する面に材料物質の吐出孔として小口径
   のノズルを複数個設けると共に材料供給部に材料物質加
   熱用のヒーターを取付け、材料供給部内外の圧力差を調
   整可能とすることにより材料物質に調整可能な運動エネ
   ルギーを持たせ、材料物質を方向性良く且つ均一に基板
   に向けて噴射できるようにし、フィラメントが配備され
   る真空槽側への材料物質の流入を減少させる装置構成と
   したことを特徴とする薄膜形成装置。