JPH05255859A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
- Publication number
- JPH05255859A JPH05255859A JP8755892A JP8755892A JPH05255859A JP H05255859 A JPH05255859 A JP H05255859A JP 8755892 A JP8755892 A JP 8755892A JP 8755892 A JP8755892 A JP 8755892A JP H05255859 A JPH05255859 A JP H05255859A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- thin film
- gas
- laser
- target
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板上の反応生成物の活性化を高めることに
より、早い速度で良質の薄膜を合成する。 【構成】 赤外レーザ４光をターゲット６上で集光させ
てスパッタ粒子を飛ばし、同時にマイクロ波発生器１０
と電磁石９によってＥＣＲプラズマ発生室８にイオンお
よびラジカルを発生させ、かつ紫外レーザ１５光を基板
３直上で集光させてガスを励起し、より高度に励起され
たガスと、ＥＣＲプラズマによるイオンやラジカルと、
スパッタ粒子を相互に反応させて、基板３上に良質な薄
膜を高速で合成する。
より、早い速度で良質の薄膜を合成する。 【構成】 赤外レーザ４光をターゲット６上で集光させ
てスパッタ粒子を飛ばし、同時にマイクロ波発生器１０
と電磁石９によってＥＣＲプラズマ発生室８にイオンお
よびラジカルを発生させ、かつ紫外レーザ１５光を基板
３直上で集光させてガスを励起し、より高度に励起され
たガスと、ＥＣＲプラズマによるイオンやラジカルと、
スパッタ粒子を相互に反応させて、基板３上に良質な薄
膜を高速で合成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は基板上に良質な薄膜を形
成するのに好適な薄膜形成装置に関するものである。
成するのに好適な薄膜形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高出力レーザ光をターゲット上に
集光し、スパッタによって膜を蒸着するレーザスパッタ
法はすでによく知られている。また、ＥＣＲイオン源に
よるＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法も、レー
ザ光を基板上で集光させてガスを励起する光ＣＶＤ法も
すでに良く知られている。
集光し、スパッタによって膜を蒸着するレーザスパッタ
法はすでによく知られている。また、ＥＣＲイオン源に
よるＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法も、レー
ザ光を基板上で集光させてガスを励起する光ＣＶＤ法も
すでに良く知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】レーザスパッタ法によ
って成膜を行う場合、高出力レーザ光をターゲット上に
照射してスパッタすることによって膜を合成する。しか
しながらこの方法では活性化率やイオン化率が割合低
く、反応物の生成率があまり高くないために組成の制御
などがなかなか難しい。また、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法
や光ＣＶＤ法単独では合成される膜の種類が限定される
ことや、イオン化率や活性化率がそれほど高くならない
という問題がある。本発明の目的は、レーザスパッタ法
とＥＣＲプラズマＣＶＤ法とレーザＣＶＤ法を組み合わ
せることによってガスや反応物の活性化を促進させ、高
速で成膜でき、かつ良質な薄膜を形成できる薄膜形成装
置を提供することにある。
って成膜を行う場合、高出力レーザ光をターゲット上に
照射してスパッタすることによって膜を合成する。しか
しながらこの方法では活性化率やイオン化率が割合低
く、反応物の生成率があまり高くないために組成の制御
などがなかなか難しい。また、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法
や光ＣＶＤ法単独では合成される膜の種類が限定される
ことや、イオン化率や活性化率がそれほど高くならない
という問題がある。本発明の目的は、レーザスパッタ法
とＥＣＲプラズマＣＶＤ法とレーザＣＶＤ法を組み合わ
せることによってガスや反応物の活性化を促進させ、高
速で成膜でき、かつ良質な薄膜を形成できる薄膜形成装
置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するため、ターゲット表面に集光・照射してターゲ
ット物質を真空槽内の基板上に供給する高出力レーザ
と、該基板の直上で集光させてガスを励起する高出力レ
ーザとを真空槽外に備え、前記基板の薄膜形成面と相対
向する真空槽内には、イオンとラジカルを基板上に照射
するＥＣＲプラズマ発生源を備えてなる薄膜形成装置を
構成するものである。
達成するため、ターゲット表面に集光・照射してターゲ
ット物質を真空槽内の基板上に供給する高出力レーザ
と、該基板の直上で集光させてガスを励起する高出力レ
ーザとを真空槽外に備え、前記基板の薄膜形成面と相対
向する真空槽内には、イオンとラジカルを基板上に照射
するＥＣＲプラズマ発生源を備えてなる薄膜形成装置を
構成するものである。
【０００５】
【作用】本発明のように、高出力レーザ光でスパッタさ
れた反応生成物に基板の上方に設置されたＥＣＲプラズ
マ発生源から発生させたイオンとラジカルを基板上に照
射し、かつ集光されたレーザ光によって励起させること
によってさらに反応生成物の活性化を高めることができ
る。その結果、良質かつ高速で薄膜が形成できる。
れた反応生成物に基板の上方に設置されたＥＣＲプラズ
マ発生源から発生させたイオンとラジカルを基板上に照
射し、かつ集光されたレーザ光によって励起させること
によってさらに反応生成物の活性化を高めることができ
る。その結果、良質かつ高速で薄膜が形成できる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は本発明の一実施例の構成図である。装置の真
空槽１には内部に加熱ヒータ付き基板ホルダ２が設けら
れ、基板３が配置される。真空槽１外には高出力レーザ
である炭酸ガスレーザ４が設けられ、レンズ５で真空槽
１内のターゲット６面にレーザ光を集光させるように設
定し、真空槽１に取り付けたＫＢｒ窓７を通して光を真
空槽内に導入する。さらにマイクロ波発生器及び電源１
０からのマイクロ波を導波管１１及び石英窓１２を通し
てプラズマ発生室８に導入し、その周囲の電磁石９で磁
界を発生させることによってガス導入管１３から導入し
たガスをプラズマ化し、基板上に照射する。更に、ガス
導入管１４から導入したガスを基板上に照射しながら真
空槽外に配置された高出力レーザであるエキシマレーザ
１５からの光をレンズ１６でＬｉＦ窓１７を通して真空
槽１内の基板３直上に集光して、ガスを励起する。な
お、１８はシャッタ、１９はヒータ、２０はヒータ用電
源、２１，２２はバルブである。
る。図１は本発明の一実施例の構成図である。装置の真
空槽１には内部に加熱ヒータ付き基板ホルダ２が設けら
れ、基板３が配置される。真空槽１外には高出力レーザ
である炭酸ガスレーザ４が設けられ、レンズ５で真空槽
１内のターゲット６面にレーザ光を集光させるように設
定し、真空槽１に取り付けたＫＢｒ窓７を通して光を真
空槽内に導入する。さらにマイクロ波発生器及び電源１
０からのマイクロ波を導波管１１及び石英窓１２を通し
てプラズマ発生室８に導入し、その周囲の電磁石９で磁
界を発生させることによってガス導入管１３から導入し
たガスをプラズマ化し、基板上に照射する。更に、ガス
導入管１４から導入したガスを基板上に照射しながら真
空槽外に配置された高出力レーザであるエキシマレーザ
１５からの光をレンズ１６でＬｉＦ窓１７を通して真空
槽１内の基板３直上に集光して、ガスを励起する。な
お、１８はシャッタ、１９はヒータ、２０はヒータ用電
源、２１，２２はバルブである。
【０００７】この装置によって、一例としてＡｌＮ薄膜
を形成する場合を具体的に説明する。まず、拡散ポンプ
あるいはターボポンプと油回転ポンプを用いて真空槽１
内を１×１０-7Ｔｏｒｒ以下まで排気する。基板を約３
００℃に設定し、次にガスを導入するためにバルブ２
２、２１を開き、それぞれアンモニアまたは窒素ガスと
アルゴンガスを導入する。シャッタ１８は閉めておく。
この状態で炭酸ガスレーザ４を起動して高出力レーザ光
を発生させ、ＡｌあるいはＡｌＮターゲット６上に集光
してスパッタをする。更に、磁界とマイクロ波を発生さ
せて、ＥＣＲプラズマを発生させる。更に、エキシマレ
ーザ１５を起動して高出力レーザ光を発生させ、基板３
の直上にレンズ１６で集光させておく。状態が安定した
後にシャッタ１８を開いて膜を成長させる。
を形成する場合を具体的に説明する。まず、拡散ポンプ
あるいはターボポンプと油回転ポンプを用いて真空槽１
内を１×１０-7Ｔｏｒｒ以下まで排気する。基板を約３
００℃に設定し、次にガスを導入するためにバルブ２
２、２１を開き、それぞれアンモニアまたは窒素ガスと
アルゴンガスを導入する。シャッタ１８は閉めておく。
この状態で炭酸ガスレーザ４を起動して高出力レーザ光
を発生させ、ＡｌあるいはＡｌＮターゲット６上に集光
してスパッタをする。更に、磁界とマイクロ波を発生さ
せて、ＥＣＲプラズマを発生させる。更に、エキシマレ
ーザ１５を起動して高出力レーザ光を発生させ、基板３
の直上にレンズ１６で集光させておく。状態が安定した
後にシャッタ１８を開いて膜を成長させる。
【０００８】本実施例ではこの状態でシリコン基板上に
約１０分間膜形成を行った。このようにして形成された
ＡｌＮ膜の膜厚は約１μｍであった。その膜をＸ線回折
分析を行ったところ、六方晶、ｃ軸配向膜であった。約
３００℃に加熱されたサファイア基板上に合成したとき
にはエピタキシャル膜が得られた。また、この膜の電気
機械結合係数を測定したところ、約５％という値が得ら
れた。この値は通常のスパッタ装置で合成された膜以上
の値である。また、薄膜の組成をＸ線マイクロアナライ
ザで測定したところ、約１：１であった。このように、
本発明によって低温で良質の薄膜が得られることがわか
る。もちろん、この装置によってガスを窒素あるいはア
ンモニア、ターゲットをボロン（Ｂ）とすればＢＮが合
成できるし、ガスを酸素、ターゲットをＺｎとすればＺ
ｎＯのような酸化物も合成できるし、ガスとしてメタ
ン、ターゲットをＴｉとすればＴｉＣのような炭化物も
合成できることは言うまでもない。
約１０分間膜形成を行った。このようにして形成された
ＡｌＮ膜の膜厚は約１μｍであった。その膜をＸ線回折
分析を行ったところ、六方晶、ｃ軸配向膜であった。約
３００℃に加熱されたサファイア基板上に合成したとき
にはエピタキシャル膜が得られた。また、この膜の電気
機械結合係数を測定したところ、約５％という値が得ら
れた。この値は通常のスパッタ装置で合成された膜以上
の値である。また、薄膜の組成をＸ線マイクロアナライ
ザで測定したところ、約１：１であった。このように、
本発明によって低温で良質の薄膜が得られることがわか
る。もちろん、この装置によってガスを窒素あるいはア
ンモニア、ターゲットをボロン（Ｂ）とすればＢＮが合
成できるし、ガスを酸素、ターゲットをＺｎとすればＺ
ｎＯのような酸化物も合成できるし、ガスとしてメタ
ン、ターゲットをＴｉとすればＴｉＣのような炭化物も
合成できることは言うまでもない。
【０００９】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば高
出力レーザ光による反応生成物とその上方から基板上に
ＥＣＲプラズマで発生させたイオンとラジカルを照射
し、かつ基板直上にレーザ光を集光してガスを励起する
ことを組み合わせて反応生成物の活性化を高めることに
よって、比較的低温で良質な薄膜を形成でき、機能性誘
電体膜や半導体膜等への応用も可能な薄膜形成装置を提
供することができる。
出力レーザ光による反応生成物とその上方から基板上に
ＥＣＲプラズマで発生させたイオンとラジカルを照射
し、かつ基板直上にレーザ光を集光してガスを励起する
ことを組み合わせて反応生成物の活性化を高めることに
よって、比較的低温で良質な薄膜を形成でき、機能性誘
電体膜や半導体膜等への応用も可能な薄膜形成装置を提
供することができる。
【図１】本発明による薄膜形成装置の一実施例の構成図
である。
である。
【符号の説明】 １ 真空槽 ２ 基板ホルダ ３ 基板 ４ 炭酸ガスレーザ ５ レンズ ６ ターゲット ７ ＫＢｒ窓 ８ ＥＣＲプラズマ発生室 ９ 電磁石 １０ マイクロ波発生器及び電源 １１ 導波管 １２ 石英窓 １３，１４ ガス導入管 １５ エキシマレーザ １６ レンズ １７ ＬｉＦ窓 １８ シャッタ １９ ヒータ ２０ ヒータ用電源 ２１，２２ バルブ
Claims (1)
- 【請求項１】 ターゲット表面に集光・照射してターゲ
ット物質を真空槽内の基板上に供給する高出力レーザ
と、該基板の直上で集光させてガスを励起する高出力レ
ーザとを真空槽外に備え、前記基板の薄膜形成面と相対
向する真空槽内には、イオンとラジカルを基板上に照射
するＥＣＲプラズマ発生源を備えてなることを特徴とす
る薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8755892A JPH05255859A (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8755892A JPH05255859A (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05255859A true JPH05255859A (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=13918324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8755892A Pending JPH05255859A (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05255859A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1111087A1 (en) * | 1998-07-03 | 2001-06-27 | Shincron Co., Ltd. | Apparatus and method for forming thin film |
| US6752912B1 (en) | 1996-04-12 | 2004-06-22 | Micron Technology, Inc. | Laser selection of ions for sputter deposition of titanium containing films |
| CN104975274A (zh) * | 2015-07-15 | 2015-10-14 | 武汉工程大学 | 一种激光微波磁场共同增强的化学气相沉积设备 |
-
1992
- 1992-03-12 JP JP8755892A patent/JPH05255859A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6752912B1 (en) | 1996-04-12 | 2004-06-22 | Micron Technology, Inc. | Laser selection of ions for sputter deposition of titanium containing films |
| US6827824B1 (en) * | 1996-04-12 | 2004-12-07 | Micron Technology, Inc. | Enhanced collimated deposition |
| US7011733B2 (en) | 1996-04-12 | 2006-03-14 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus for depositing films |
| EP1111087A1 (en) * | 1998-07-03 | 2001-06-27 | Shincron Co., Ltd. | Apparatus and method for forming thin film |
| CN104975274A (zh) * | 2015-07-15 | 2015-10-14 | 武汉工程大学 | 一种激光微波磁场共同增强的化学气相沉积设备 |
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