JPH0738167U - 薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラジカル源から引き出されたラジカルの発散
を抑えて、基体上でのラジカルフラックス密度を高める
ことができるようにした薄膜形成装置を提供する。 【構成】 ラジカル源１４とホルダ４との間に筒２０を
設け、この筒２０の中を通して、ラジカル源１４からの
ラジカル１８をホルダ４上の基体２に照射するようにし
た。この筒２０は、ガラスまたはフッ素樹脂で形成する
のが好ましい。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、粒子の蒸着とラジカルの照射とを併用して基体の表面に薄膜を形 成する薄膜形成装置に関し、より具体的には、ラジカル源から引き出されたラジ カルの発散を抑えて、基体上でのラジカルフラックス密度を高める手段に関する 。

【０００２】

【従来の技術】

この種の薄膜形成装置の従来例を図２に示す。この薄膜形成装置は、図示しな い真空排気装置によって真空（例えば１０^-5Ｐａ以下）に排気される真空容器１ と、この真空容器１内に収納されていて薄膜を形成しようとする基体２を保持す るホルダ４と、このホルダ４に向けて配置されていてホルダ４上の基体２に粒子 １２を蒸着させる蒸発源６と、ホルダ４に向けて配置されていてホルダ４上の基 体２にラジカル（励起活性粒子）１８を照射するラジカル源１４とを備えている 。

【０００３】 蒸発源６は、図示例のものは、電子ビーム８によって蒸発材料１０を加熱して 粒子１２を蒸発させる電子ビーム加熱式の蒸発源である。

【０００４】 ラジカル源１４は、供給される原料ガス１６を、内部で、例えば高周波放電に よって放電分解してプラズマを発生させ、このプラズマ中に多数存在しているラ ジカル１８をガスの流れによって引き出す方式のものである。

【０００５】 このような構成によって、ホルダ４上の基体２に対して、蒸発源６から粒子１ ２を蒸着させるのと同時に、ラジカル源１４からラジカル１８を照射することに よって、基体２の表面に薄膜を形成することができる。例えば、粒子１２として Ｓi を、ラジカル１８として酸素ラジカルを選定することにより、基体２の表面 に両者の化合物であるＳiＯ₂薄膜を形成することができる。

【０００６】 上記のように、粒子１２の蒸着とラジカル１８の照射とを併用して薄膜を形成 する手法は、ラジカル１８の持つ高い内部エネルギーによって、非熱平衡下で良 質の薄膜を形成することができるという特長を有している。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、ラジカルは電荷を持たないため電界による加速ができず、そのため イオンビーム等と比較するとその輸送が困難である。そのため、上記薄膜形成装 置においては、ラジカル源１４からのラジカル１８は、基体２に到達するまでの 間に大きな広がりを生じ、その結果、基体２上でのラジカルフラックス密度が大 きく低下するという問題がある。

【０００８】 ちなみに、基体２上でのラジカルフラックス密度が大きく低下すると、成膜の 際にラジカルの持つ内部エネルギーを十分に利用できなくなるので、また化合物 膜を形成する場合に所定の組成比が得られなくなるので、基体２の表面に形成さ れる薄膜の膜質が低下する。また、膜質低下を防止するためには、ラジカル源１ ４の出力を大きなものにする必要があり、そのようにするとラジカル源１４のコ ストが嵩む。

【０００９】 そこでこの考案は、ラジカル源から引き出されたラジカルの発散を抑えて、基 体上でのラジカルフラックス密度を高めることができるようにした薄膜形成装置 を提供することを主たる目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、この考案の薄膜形成装置は、前記ラジカル源とホル ダとの間に筒を設け、この筒の中を通して、ラジカル源からのラジカルをホルダ 上の基体に照射するようにしたことを特徴とする。

【００１１】 また、前記筒は、ガラスまたはフッ素樹脂から成るものが好ましい。

【００１２】

【作用】

上記構成によれば、ラジカル源から引き出されたラジカルの流れが、筒の内部 を通過する際に筒によって基体に向けて整えられるので、ラジカルの発散が抑え られる。その結果、基体上でのラジカルフラックス密度を高めることができる。

【００１３】 また、ガラスまたはフッ素樹脂は、ラジカルに再結合（ラジカルが元の安定な 粒子に戻る現象）を生じさせる割合が金属に比べて非常に小さいので、これらで 前記筒を形成すると、当該筒の内壁に当たって再結合を生じるラジカルが少なく なり、その結果、基体に到達するラジカルフラックス量をより増大させることが でき、ひいては基体上でのラジカルフラックス密度をより高めることができる。

【００１４】

【実施例】

図１は、この考案の一実施例に係る薄膜形成装置を示す概略図である。図２の 従来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来 例との相違点を主に説明する。

【００１５】 この実施例においては、前述したようなラジカル源１４とホルダ４との間に筒 ２０を設け、この筒２０の中を通して、ラジカル源１４からのラジカル１８をホ ルダ４上の基体２に照射するようにしている。

【００１６】 筒２０の断面形状は、円に限らず四角でもその他でも良いが、ラジカル源１４ のラジカル引き出し口の形状に合わせるのが好ましく、そのようにすれば、小さ な断面寸法で多くのラジカル１８を効率的に通過させることができる。

【００１７】 上記構成によれば、ラジカル源１４から引き出されたラジカル１８の流れが、 筒２０の内部を通過する際に筒２０によって基体２に向けて整えられるので、ラ ジカル１８の発散が抑えられる。その結果、基体２上でのラジカルフラックス密 度を高めることができる。

【００１８】 その結果、成膜の際にラジカル１８の持つ内部エネルギーを十分に利用するこ とができるので、また化合物膜を形成する場合にも容易に所定の組成比を得るこ とができるので、基体２の表面に形成される薄膜の膜質を向上させることができ る。また、膜質低下防止のためにラジカル源１４の出力を大きくせずに済むので 、従来に比べてラジカル源１４の低コスト化を図ることもできる。

【００１９】 ところで、一般的にラジカルは物質と衝突することによって再結合を生じ、元 の安定な粒子に戻る。このラジカルに再結合を生じさせる割合（これを再結合係 数と呼ぶ）は、材料によって大きく異なり、非常に再結合係数の小さい材料が存 在する。より具体的には、ガラス（石英ガラス、ホウケイガラス系の耐熱ガラス 等）やフッ素樹脂は再結合係数が非常に小さく、例えば酸素ラジカルに対するそ れらの再結合係数は１０^-5であり、金属の１０^-2とは１０００倍の違いがある。

【００２０】 従って、このような石英ガラス、ホウケイガラス系の耐熱ガラス等のガラスま たはフッ素樹脂で筒２０を形成するのが好ましく、そのようにすると、筒２０の 内壁に当たって再結合を生じるラジカルが少なくなり、その結果、基体２に到達 するラジカルフラックス量をより増大させることができ、ひいては基体２上での ラジカルフラックス密度をより高めることができる。

【００２１】 次に、より具体的な実施例を説明すると、ラジカル源１４として引き出し口径 １００ｍｍφのものを用い、これと基体２との距離を５００ｍｍとし、その間に 、石英ガラス製で直径１５０ｍｍφ、長さ４００ｍｍの丸い筒２０を設けた。そ して、ラジカル源１４から酸素ラジカルを引き出し、それを筒２０の中を通して ホルダ４上の基体２に照射し、そのときに基体２に到達するラジカルフラックス 量を、基体２の近傍に設けた水晶振動子式膜厚計（水晶振動子にはＡg 膜を用い ている）を用いて重量変化によって計測した。

【００２２】 また、比較例として、筒２０を設けない以外は上記実施例と同様にして基体２ に到達するラジカルフラックス量を計測した。

【００２３】 その結果、筒２０を設けた実施例では、比較例に比べて約３倍のラジカルフラ ックス量が得られ、筒２０を設ける効果が大きいことが確認された。

【００２４】 なお、蒸発源は、上記例のような電子ビーム加熱式の蒸発源６の他に、蒸発材 料を抵抗加熱もしくは高周波加熱によって蒸発させる方式のもの、またはターゲ ットをイオンビーム等でスパッタリングする方式のもの等でも良い。

【００２５】 また、ラジカル源は、上記例のような原料ガス１６を高周波放電によって放電 分解する方式のものの他に、原料ガス１６をＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴） 放電または直流放電等によって放電分解してプラズマを発生させる方式のもの等 でも良い。

【００２６】 また、ラジカル１８は上記例のような酸素ラジカルに限定されるものではなく 、不活性ガスラジカルを含むその他のラジカルでも良い。粒子１２についても、 上記のようなＳi に限定されるものではなく、任意である。また、粒子１２とラ ジカル１８の組み合わせも特定のものに限定されるものではない。

【００２７】

【考案の効果】

以上のようにこの考案によれば、ラジカル源とホルダとの間に筒を設け、この 筒の中を通して、ラジカル源からのラジカルをホルダ上の基体に照射するように したので、ラジカル源から引き出されたラジカルの発散を抑えて、基体上でのラ ジカルフラックス密度を高めることができる。その結果、基体の表面に形成され る薄膜の膜質を向上させることができる。また、膜質低下防止のためにラジカル 源の出力を大きくせずに済むので、従来に比べてラジカル源の低コスト化を図る こともできる。

【００２８】 また、ガラスまたはフッ素樹脂で前記筒を形成すると、当該筒の内壁に当たっ て再結合を生じるラジカルが少なくなるので、基体に到達するラジカルフラック ス量をより増大させることができ、ひいては基体上でのラジカルフラックス密度 をより高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例に係る薄膜形成装置を示す
概略図である。

【図２】従来の薄膜形成装置の一例を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１ 真空容器 ２ 基体 ４ ホルダ ６ 蒸発源 １２ 粒子 １４ ラジカル源 １８ ラジカル ２０ 筒

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器と、この真空容器内に収納され
   ていて基体を保持するホルダと、このホルダ上の基体に
   粒子を蒸着させる蒸発源と、ホルダ上の基体にラジカル
   を照射するラジカル源とを備える薄膜形成装置におい
   て、前記ラジカル源とホルダとの間に筒を設け、この筒
   の中を通して、ラジカル源からのラジカルをホルダ上の
   基体に照射するようにしたことを特徴とする薄膜形成装
   置。
2. 【請求項２】 前記筒が、ガラスまたはフッ素樹脂から
   成る請求項１記載の薄膜形成装置。