JPH0520894B2 - - Google Patents
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- JPH0520894B2 JPH0520894B2 JP58181981A JP18198183A JPH0520894B2 JP H0520894 B2 JPH0520894 B2 JP H0520894B2 JP 58181981 A JP58181981 A JP 58181981A JP 18198183 A JP18198183 A JP 18198183A JP H0520894 B2 JPH0520894 B2 JP H0520894B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/221—Ion beam deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3178—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for applying thin layers on objects
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/06—Sources
- H01J2237/08—Ion sources
- H01J2237/0812—Ionized cluster beam [ICB] sources
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(1) 発明の技術分野
本発明は半導体製造装置に係り、特に反応性又
は不活性ガスをクラスタ化した薄膜形成装置に関
する。
は不活性ガスをクラスタ化した薄膜形成装置に関
する。
(2) 技術の背景
半導体装置を製造するための薄膜作成技術とし
ては近年種々の装置が提案されている。特に半導
体装置の基板に薄膜を形成する際に蒸着源となる
セル中に蒸着すべき特有の固体元素を配置し、該
セルを加熱することで気化させてノズル噴射させ
てクラスタを形成させてその後、イオン化して加
速させて薄膜を半導体基板に蒸着させるようにし
た薄膜形成装置が知られている。
ては近年種々の装置が提案されている。特に半導
体装置の基板に薄膜を形成する際に蒸着源となる
セル中に蒸着すべき特有の固体元素を配置し、該
セルを加熱することで気化させてノズル噴射させ
てクラスタを形成させてその後、イオン化して加
速させて薄膜を半導体基板に蒸着させるようにし
た薄膜形成装置が知られている。
上述のクラスタ形成とは特有の元素からなる固
体物質をセル中に入れて高温で溶融させノズルか
ら急激に噴射させるとその際の断熱膨張によつて
冷却固化される通常の分子線ビーム等では数分子
のビームであるものが数十〜数百の分子に固まつ
た状態となる現象をさすものである。この様にク
ラスタ化された固有元素は次段のイオン化手段で
イオン化する際にはイオン化し易く１つの分子の
みがイオン化されて次段の加速手段で加速されて
半導体装置の基板に絶縁膜等の薄膜を形成するも
のである。このような薄膜形成装置による時には
使用する固体元素の種類によつて使用限界を生ず
る問題があつた。
体物質をセル中に入れて高温で溶融させノズルか
ら急激に噴射させるとその際の断熱膨張によつて
冷却固化される通常の分子線ビーム等では数分子
のビームであるものが数十〜数百の分子に固まつ
た状態となる現象をさすものである。この様にク
ラスタ化された固有元素は次段のイオン化手段で
イオン化する際にはイオン化し易く１つの分子の
みがイオン化されて次段の加速手段で加速されて
半導体装置の基板に絶縁膜等の薄膜を形成するも
のである。このような薄膜形成装置による時には
使用する固体元素の種類によつて使用限界を生ず
る問題があつた。
(2) 従来技術の問題点
上記したようなクラスタ化するためのイオンビ
ーム蒸着装置の一実施例を第１図について詳述す
る。
ーム蒸着装置の一実施例を第１図について詳述す
る。
第１図は従来の蒸着源から半導体基板迄の系路
を略線的に示す側面図である。
を略線的に示す側面図である。
クラスタ化を行なうためのイオンビーム蒸着装
置は少なくとも１個の噴出ノズルを有する密閉型
のルツボを有し該ルツボ内には半導体基板上に蒸
着しようとする成分元素を有する固体物質（以下
試料と記す）を配設し、加熱して蒸気化させる。
この試料を蒸気化した蒸気よりも充分に低い圧力
の高真空中に噴射ノズルから噴出させると噴出時
の断熱膨張によつて急激に冷却されて通常100乃
至2000個程度の試料の原子がフアン・デルワール
ス力によつて結合した塊状の原子集団となり、ク
ラスタ化が成される。
置は少なくとも１個の噴出ノズルを有する密閉型
のルツボを有し該ルツボ内には半導体基板上に蒸
着しようとする成分元素を有する固体物質（以下
試料と記す）を配設し、加熱して蒸気化させる。
この試料を蒸気化した蒸気よりも充分に低い圧力
の高真空中に噴射ノズルから噴出させると噴出時
の断熱膨張によつて急激に冷却されて通常100乃
至2000個程度の試料の原子がフアン・デルワール
ス力によつて結合した塊状の原子集団となり、ク
ラスタ化が成される。
このようにクラスタ化した１つの分子をイオン
化し加速させて記板上に薄膜を形成させるもので
あり、１は0.5〜2.0mm程度の少くとも１つのアパ
チヤ２を有する密閉型のルツボであり該ルツボ内
には基板に蒸着させようとする元素成分を有する
固体物質を粉砕して試料３として充填させる。上
記ルツボを囲繞する様に加熱手段４を設けて該加
熱手段用のフイラメントから電子をルツボに向け
て放出させて電子衝撃加熱させる様にする。加熱
方法としてはその他に抵抗加熱方法や、電子ビー
ムを試料に直接照射させる電子ビーム法等を用い
ることができる。５は上記加熱手段の熱遮蔽板で
あり、６は例えば平行板状に形成された網状のイ
オン陽極、７は電子放出用フイラメント、８は遮
蔽板で６，７，８でイオン化手段９を構成してい
る。基板１１とイオン化手段９との間には負電位
の印加された加速電極１０を有し、基板上１１に
試料物質の薄膜１３をクラスタイオン１２によつ
て形成する。この場合、上記各構成要素は図示し
ないチヤンバー内に配され、10-5Torr〜
10-3Torr程度に保持され、同じく反応性ガス、
或いは不活性ガス等がチヤンバー内に導入されて
ルツボ内の圧力条件を適宜選択してノズルより噴
出された蒸気の一部を上記した噴出時の断熱膨張
に基づく過冷却現象でクラスタ化しイオン化手段
９からの陽極６とフイラメント７の加速電子によ
つてクラスタ化した分子の１個がイオン化されて
クラスタイオンとなり更に加速手段の電極１０で
加速され、基板１１に薄膜１３を形成するが試料
を溶融させる場合にルツボの溶融温度に近い値迄
上昇させなければ溶融しない高融点固体物質の薄
膜形成に於てはその試料原子の純度が低下し、実
際には溶解できない物質もあり、薄膜を形成する
ことができない欠点を有する。
化し加速させて記板上に薄膜を形成させるもので
あり、１は0.5〜2.0mm程度の少くとも１つのアパ
チヤ２を有する密閉型のルツボであり該ルツボ内
には基板に蒸着させようとする元素成分を有する
固体物質を粉砕して試料３として充填させる。上
記ルツボを囲繞する様に加熱手段４を設けて該加
熱手段用のフイラメントから電子をルツボに向け
て放出させて電子衝撃加熱させる様にする。加熱
方法としてはその他に抵抗加熱方法や、電子ビー
ムを試料に直接照射させる電子ビーム法等を用い
ることができる。５は上記加熱手段の熱遮蔽板で
あり、６は例えば平行板状に形成された網状のイ
オン陽極、７は電子放出用フイラメント、８は遮
蔽板で６，７，８でイオン化手段９を構成してい
る。基板１１とイオン化手段９との間には負電位
の印加された加速電極１０を有し、基板上１１に
試料物質の薄膜１３をクラスタイオン１２によつ
て形成する。この場合、上記各構成要素は図示し
ないチヤンバー内に配され、10-5Torr〜
10-3Torr程度に保持され、同じく反応性ガス、
或いは不活性ガス等がチヤンバー内に導入されて
ルツボ内の圧力条件を適宜選択してノズルより噴
出された蒸気の一部を上記した噴出時の断熱膨張
に基づく過冷却現象でクラスタ化しイオン化手段
９からの陽極６とフイラメント７の加速電子によ
つてクラスタ化した分子の１個がイオン化されて
クラスタイオンとなり更に加速手段の電極１０で
加速され、基板１１に薄膜１３を形成するが試料
を溶融させる場合にルツボの溶融温度に近い値迄
上昇させなければ溶融しない高融点固体物質の薄
膜形成に於てはその試料原子の純度が低下し、実
際には溶解できない物質もあり、薄膜を形成する
ことができない欠点を有する。
(4) 発明の目的
本発明は上記した従来の欠点に鑑み、試料の高
融点物質をクラスタ化せず（低融点物質はクラス
タ化しても良い）反応性ガス又は不活性ガスをク
ラスタ化して試料の使用限界を向上させると共に
固体試料（ソース）に比べて純度の高い薄膜の得
られる薄膜形成装置を提供することを目的とす
る。
融点物質をクラスタ化せず（低融点物質はクラス
タ化しても良い）反応性ガス又は不活性ガスをク
ラスタ化して試料の使用限界を向上させると共に
固体試料（ソース）に比べて純度の高い薄膜の得
られる薄膜形成装置を提供することを目的とす
る。
(5) 発明の構成
そして上記目的は本発明によれば基板近傍で金
属分子と反応性ガス又は不活性ガスとを反応させ
て前記基板上に化合物薄膜を形成する薄膜形成装
置に於いて、反応性ガス又は不活性ガスを噴射し
て該ガスのクラスタを生成するガスクラスタビー
ム用ノズルと、該ノズルから生成されたガスクラ
スタをイオン化し前記基板へ向けて加速するイオ
ン化加速手段と、単体の金属蒸着源を気化して噴
射するシングルビーム用ノズルと、該ノズルから
噴射された金属分子をイオン化し前記基板へ向け
て加速するイオン化加速手段とを備えたことを特
徴とする薄膜形成装置を提供することによつて達
成される。
属分子と反応性ガス又は不活性ガスとを反応させ
て前記基板上に化合物薄膜を形成する薄膜形成装
置に於いて、反応性ガス又は不活性ガスを噴射し
て該ガスのクラスタを生成するガスクラスタビー
ム用ノズルと、該ノズルから生成されたガスクラ
スタをイオン化し前記基板へ向けて加速するイオ
ン化加速手段と、単体の金属蒸着源を気化して噴
射するシングルビーム用ノズルと、該ノズルから
噴射された金属分子をイオン化し前記基板へ向け
て加速するイオン化加速手段とを備えたことを特
徴とする薄膜形成装置を提供することによつて達
成される。
(6) 発明の実施例
以下本発明の一実施例を図面によつて詳述す
る。
る。
第２図は本発明の薄膜形成装置としての半導体
製造装置に概略的な構成図である。同図におい
て、１４及び１５はガスクラスタビーム用ノズ
ル、１６はシングルビーム用ノズル、１７，１
８，１９は第１図で説明したイオン化手段と加速
電極を含むイオン化加速手段であり半導体基板１
１の表面には薄膜２０が形成されている。
製造装置に概略的な構成図である。同図におい
て、１４及び１５はガスクラスタビーム用ノズ
ル、１６はシングルビーム用ノズル、１７，１
８，１９は第１図で説明したイオン化手段と加速
電極を含むイオン化加速手段であり半導体基板１
１の表面には薄膜２０が形成されている。
上記したガスクラスタビーム用ノズル１４，１
５にはガスソースからの所定のガスが噴出されて
クラスタ化され、イオン化手段並びにイオン加速
手段を含むイオン化加速手段１７，１９によつて
加速したイオンを基板１１上に放出させる。更に
シングルビーム用ノズル１６からは、単体の金属
蒸着源を気化して得られた金属分子が噴出され、
この金属分子がイオン化加速手段１８によつてイ
オン化されて加速され、基板１１上に放出され
る。例えば半導体基板１１上にアルミナ（Al2O3
を蒸着させたい場合を考えるとAl2O3の融点は
2050℃と高い値を示すのでこれをクラスタ化する
ことは比較的難しい。そこでAl2O3を従来の様に
クラスタ化することなく、ガスクラスタビーム用
ノズルのソースにはO2を設けてガスクラスタビ
ーム用ノズル１４，１５からO2を噴出させ、そ
の際の断熱膨張によつてガスを急激に冷却固化さ
せてクラスタ化する。クラスタ化したO2はイオ
ン化して更に加速されて基板１１の薄膜を形成さ
れるべき近傍に噴出される。シングルビーム用ノ
ズル１６にはAlが固体の状態でソースに配設さ
れている。Alはその融点が659℃と低いので従来
例で説明したと同様の例えば電子ビーム加熱又は
融導電加熱等で充分に溶融しAlの分子をノズル
から噴射させることが可能となり、基板１１の薄
膜２０を形成されるべき近傍にイオン化加速手段
１８で噴出されたAlは上記したクラスタ化した
O2と反応してAl2O3が薄膜２０として基板に蒸着
させる。
５にはガスソースからの所定のガスが噴出されて
クラスタ化され、イオン化手段並びにイオン加速
手段を含むイオン化加速手段１７，１９によつて
加速したイオンを基板１１上に放出させる。更に
シングルビーム用ノズル１６からは、単体の金属
蒸着源を気化して得られた金属分子が噴出され、
この金属分子がイオン化加速手段１８によつてイ
オン化されて加速され、基板１１上に放出され
る。例えば半導体基板１１上にアルミナ（Al2O3
を蒸着させたい場合を考えるとAl2O3の融点は
2050℃と高い値を示すのでこれをクラスタ化する
ことは比較的難しい。そこでAl2O3を従来の様に
クラスタ化することなく、ガスクラスタビーム用
ノズルのソースにはO2を設けてガスクラスタビ
ーム用ノズル１４，１５からO2を噴出させ、そ
の際の断熱膨張によつてガスを急激に冷却固化さ
せてクラスタ化する。クラスタ化したO2はイオ
ン化して更に加速されて基板１１の薄膜を形成さ
れるべき近傍に噴出される。シングルビーム用ノ
ズル１６にはAlが固体の状態でソースに配設さ
れている。Alはその融点が659℃と低いので従来
例で説明したと同様の例えば電子ビーム加熱又は
融導電加熱等で充分に溶融しAlの分子をノズル
から噴射させることが可能となり、基板１１の薄
膜２０を形成されるべき近傍にイオン化加速手段
１８で噴出されたAlは上記したクラスタ化した
O2と反応してAl2O3が薄膜２０として基板に蒸着
させる。
上記の実施例では２つのガスクラスタビーム用
ノズルと１つのシングルビーム用ノズルによつて
薄膜を形成する場合について説明したが、これら
は分子線エピタキシヤル装置に用いられる様に蒸
着させるべき薄膜の種類に応じて自由にその数を
選択し得ることは勿論である。
ノズルと１つのシングルビーム用ノズルによつて
薄膜を形成する場合について説明したが、これら
は分子線エピタキシヤル装置に用いられる様に蒸
着させるべき薄膜の種類に応じて自由にその数を
選択し得ることは勿論である。
(7) 発明の効果
本発明は叙上の如く構成し動作させたのでガス
クラスタビーム用ノズルは固体でなくガスである
ために高温加熱する必要がなく、常温付近の温度
で充分であり、通常の反応生蒸着装置に比べてガ
スのイオン化、加速化が得やすく反応性も優れて
いる、又化合物薄膜が得やすく、固体のクラスタ
に比べて純度の高い薄膜が得られる特徴を有す
る。
クラスタビーム用ノズルは固体でなくガスである
ために高温加熱する必要がなく、常温付近の温度
で充分であり、通常の反応生蒸着装置に比べてガ
スのイオン化、加速化が得やすく反応性も優れて
いる、又化合物薄膜が得やすく、固体のクラスタ
に比べて純度の高い薄膜が得られる特徴を有す
る。
第１図は従来のイオンビーム型の薄膜形成装置
の略線的構成図、第２図は本発明のガスクラスタ
ビームを用いた薄膜形成用の薄膜形成装置の概略
図である。 １……ルツボ、２……ノズル、３……試料、４
……加熱手段、５……熱遮蔽板、６……イオン陽
極、７……電子放出用フイラメント、８……遮蔽
板、９……イオン化手段、１０……加速手段、１
１……基板、１２……クラスタイオン、１３……
薄膜、１４，１５……ガスクラスタビーム用ノズ
ル、１６……シングルビーム用ノズル、１７，１
８，１９……イオン化加速手段、２０……薄膜。
の略線的構成図、第２図は本発明のガスクラスタ
ビームを用いた薄膜形成用の薄膜形成装置の概略
図である。 １……ルツボ、２……ノズル、３……試料、４
……加熱手段、５……熱遮蔽板、６……イオン陽
極、７……電子放出用フイラメント、８……遮蔽
板、９……イオン化手段、１０……加速手段、１
１……基板、１２……クラスタイオン、１３……
薄膜、１４，１５……ガスクラスタビーム用ノズ
ル、１６……シングルビーム用ノズル、１７，１
８，１９……イオン化加速手段、２０……薄膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板近傍で金属分子と反応性ガス又は不活性
ガスとを反応させて前記基板上に化合物薄膜を形
成する薄膜形成装置に於いて、 反応性ガス又は不活性ガスを噴射して該ガスの
クラスタを生成するガスクラスタビーム用ノズル
と、 該ノズルから生成されたガスクラスタをイオン
化し前記基板へ向けて加速するイオン化加速手段
と、 単体の金属蒸着源を気化して噴射するシングル
ビーム用ノズルと、 該ノズルから噴射された金属分子をイオン化し
前記基板へ向けて加速するイオン化加速手段とを
備えたことを特徴とする薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18198183A JPS6074511A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18198183A JPS6074511A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6074511A JPS6074511A (ja) | 1985-04-26 |
| JPH0520894B2 true JPH0520894B2 (ja) | 1993-03-22 |
Family
ID=16110233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18198183A Granted JPS6074511A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6074511A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56137662A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-27 | Futaba Corp | Semiconductor device |
| JPS5710223A (en) * | 1980-06-23 | 1982-01-19 | Futaba Corp | Semiconductor device |
| JPS6055615A (ja) * | 1983-09-07 | 1985-03-30 | Sharp Corp | 薄膜形成装置 |
-
1983
- 1983-09-30 JP JP18198183A patent/JPS6074511A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56137662A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-27 | Futaba Corp | Semiconductor device |
| JPS5710223A (en) * | 1980-06-23 | 1982-01-19 | Futaba Corp | Semiconductor device |
| JPS6055615A (ja) * | 1983-09-07 | 1985-03-30 | Sharp Corp | 薄膜形成装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6074511A (ja) | 1985-04-26 |
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