JPH0817154B2 - イオンビーム装置 - Google Patents
イオンビーム装置Info
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- JPH0817154B2 JPH0817154B2 JP58207433A JP20743383A JPH0817154B2 JP H0817154 B2 JPH0817154 B2 JP H0817154B2 JP 58207433 A JP58207433 A JP 58207433A JP 20743383 A JP20743383 A JP 20743383A JP H0817154 B2 JPH0817154 B2 JP H0817154B2
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- ionized
- cluster
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、イオンビームを用いる装置に係り、特にイ
オンビームを応用して成膜する装置において、イオンビ
ームの電荷を利用してこれを集束し、必要部分に選択的
に成膜するに好適な装置に関する。
オンビームを応用して成膜する装置において、イオンビ
ームの電荷を利用してこれを集束し、必要部分に選択的
に成膜するに好適な装置に関する。
第１図は従来技術のイオンプレーティングの一例であ
る。排気パイプ１から真空ポンプ（図示せず）により減
圧できるようにした真空容器２の中に蒸着物質３を入れ
た坩堝４と蒸着される基板５が納められている。坩堝４
と基板５を支える基板ホルダ6aの間には電圧を印加する
ようにしてある。蒸着を行う場合、蒸着物質３を加熱装
置7aにより加熱し、蒸発させる。蒸着物質３と基板５の
間には坩堝４と基板ホルダ6aを介して電圧が印加されて
いるため、蒸着物質の蒸気8aは電荷をもらいイオンとな
って基板に飛んでいって付着する。これは、蒸気として
の熱エネルギーとイオンとしての加速エネルギーの両方
をもって基板に衝突して付着するイオンプレーティング
である。この場合、蒸着物質３は基板５の全面に一様に
付着するため、特定の場所にイオンプレーティングが必
要な場合、この方法で全面的に付着させ、次に光露光に
よるパタニング等を用い不要部分を選択的に除去し所望
の部分に蒸着物質を残すという複雑で長い工程が必要で
ある。
る。排気パイプ１から真空ポンプ（図示せず）により減
圧できるようにした真空容器２の中に蒸着物質３を入れ
た坩堝４と蒸着される基板５が納められている。坩堝４
と基板５を支える基板ホルダ6aの間には電圧を印加する
ようにしてある。蒸着を行う場合、蒸着物質３を加熱装
置7aにより加熱し、蒸発させる。蒸着物質３と基板５の
間には坩堝４と基板ホルダ6aを介して電圧が印加されて
いるため、蒸着物質の蒸気8aは電荷をもらいイオンとな
って基板に飛んでいって付着する。これは、蒸気として
の熱エネルギーとイオンとしての加速エネルギーの両方
をもって基板に衝突して付着するイオンプレーティング
である。この場合、蒸着物質３は基板５の全面に一様に
付着するため、特定の場所にイオンプレーティングが必
要な場合、この方法で全面的に付着させ、次に光露光に
よるパタニング等を用い不要部分を選択的に除去し所望
の部分に蒸着物質を残すという複雑で長い工程が必要で
ある。
第２図は従来技術のクラスタビーム蒸着技術の一例で
ある。排気パイプ１から真空ポンプ（図示せず）により
減圧できるようにした真空容器２の中に蒸着物質３を入
れた坩堝４と蒸着される基板５が納められている。基板
ホルダ6bは通過加熱により高温に保つことができるよう
になっており、またアースとの間に電圧を印加し、基板
５を高電圧に保つようにしてある。坩堝４は電子ビーム
照射等の加熱手段（図示せず）により加熱できるように
なっており、蒸着物質３を溶融蒸発させることができ
る。坩堝４には蒸着物質の蒸気を吹き出すノズル7bが設
けられており、ノズル形状寸法と坩堝の内外の数桁の圧
力差により、ノズル7bから吹き出された蒸気は数十〜数
千個の原子のゆるい結合したクラスター8bとなり、基板
に飛んでいく。その途中で電子のシャワーをあびせる
と、クラスターの一部がイオン化し、高電位に保たれた
基板５に向って加速され高いエネルギで基板に付着す
る。従って、ノズル7bから吹き出されたままの大部分の
クラスターは1eV程度の低いエネルギーで付着堆積し、
イオン化されたクラスターは数KeVの加速エネルギが加
わって基板に付着する。このようにして蒸着物質３を加
熱された基板５に付着させることにより、膜質のよい膜
を制御性よく形成することができる。
ある。排気パイプ１から真空ポンプ（図示せず）により
減圧できるようにした真空容器２の中に蒸着物質３を入
れた坩堝４と蒸着される基板５が納められている。基板
ホルダ6bは通過加熱により高温に保つことができるよう
になっており、またアースとの間に電圧を印加し、基板
５を高電圧に保つようにしてある。坩堝４は電子ビーム
照射等の加熱手段（図示せず）により加熱できるように
なっており、蒸着物質３を溶融蒸発させることができ
る。坩堝４には蒸着物質の蒸気を吹き出すノズル7bが設
けられており、ノズル形状寸法と坩堝の内外の数桁の圧
力差により、ノズル7bから吹き出された蒸気は数十〜数
千個の原子のゆるい結合したクラスター8bとなり、基板
に飛んでいく。その途中で電子のシャワーをあびせる
と、クラスターの一部がイオン化し、高電位に保たれた
基板５に向って加速され高いエネルギで基板に付着す
る。従って、ノズル7bから吹き出されたままの大部分の
クラスターは1eV程度の低いエネルギーで付着堆積し、
イオン化されたクラスターは数KeVの加速エネルギが加
わって基板に付着する。このようにして蒸着物質３を加
熱された基板５に付着させることにより、膜質のよい膜
を制御性よく形成することができる。
この場合、第１図の例と同様、基板全面に一様に付着
するため、特定の場所に蒸着させたいときは、先ず全面
に付着させ、次に光露光によるパタニング等を用い、不
要部分を選択的に除去し、所望の部分に蒸着物質を残す
等の複雑で長い工程が必要である。
するため、特定の場所に蒸着させたいときは、先ず全面
に付着させ、次に光露光によるパタニング等を用い、不
要部分を選択的に除去し、所望の部分に蒸着物質を残す
等の複雑で長い工程が必要である。
第３図は、従来技術のクラスタビーム蒸着技術の他の
一実施例である。排気パイプ１から真空ポンプ（図示せ
ず）により減圧できるようにした真空容器２の中に、蒸
着物質３を入れた複数の坩堝４と基板５が納められてい
る。基板５を取付ける基板ホルダ6bは通電加熱により高
温に保つことができるようになっており、またアースと
の間に電圧を印加し、基板５を高電圧に保つようにして
ある。複数の坩堝４は電子ビーム加熱等の手段により加
熱し、蒸着物質３を溶融蒸発させることができる。坩堝
４には蒸着物質３の蒸気を吹き出すノズル7bが設けられ
ており、ノズル形状寸法と坩堝の内外の数桁の圧力差に
より、ノズル7bから吹き出す蒸気は数十〜数千個の原子
がゆるい結合をしたクラスター8bとなり、基板の同一部
分に飛んでいく。その途中で電子シャワーをあびせる
と、クラスターの一部がイオン化し、高電位に保たれた
基板５に向って加速され、高いエネルギで基板に付着す
る。イオン化されなかったクラスターはそのまま1eV前
後の低いエネルギーで付着する。蒸着物質３を坩堝４に
よって例えば、GaとAsのように変えると、GaAsというよ
うに、化合物の膜を形成することができ、また同じ物を
入れておくと膜形成速度を坩堝が１つの時より早くする
ことができる。
一実施例である。排気パイプ１から真空ポンプ（図示せ
ず）により減圧できるようにした真空容器２の中に、蒸
着物質３を入れた複数の坩堝４と基板５が納められてい
る。基板５を取付ける基板ホルダ6bは通電加熱により高
温に保つことができるようになっており、またアースと
の間に電圧を印加し、基板５を高電圧に保つようにして
ある。複数の坩堝４は電子ビーム加熱等の手段により加
熱し、蒸着物質３を溶融蒸発させることができる。坩堝
４には蒸着物質３の蒸気を吹き出すノズル7bが設けられ
ており、ノズル形状寸法と坩堝の内外の数桁の圧力差に
より、ノズル7bから吹き出す蒸気は数十〜数千個の原子
がゆるい結合をしたクラスター8bとなり、基板の同一部
分に飛んでいく。その途中で電子シャワーをあびせる
と、クラスターの一部がイオン化し、高電位に保たれた
基板５に向って加速され、高いエネルギで基板に付着す
る。イオン化されなかったクラスターはそのまま1eV前
後の低いエネルギーで付着する。蒸着物質３を坩堝４に
よって例えば、GaとAsのように変えると、GaAsというよ
うに、化合物の膜を形成することができ、また同じ物を
入れておくと膜形成速度を坩堝が１つの時より早くする
ことができる。
この場合も、第１図及び第２図と同様全面成膜であ
り、選択的に所望の部分に成膜するには多くの追加工程
が必要である。
り、選択的に所望の部分に成膜するには多くの追加工程
が必要である。
第４図は従来のクラスタイオンビーム蒸着技術の他の
一実施例である。排気パイプ１から真空ポンプ（図示せ
ず）により減圧できるようにした真空容器２の中に蒸着
物質３を入れた坩堝９と坩堝内で生じた蒸気を誘導し、
吹出させる多孔ノズル10が設けられている。またこの多
孔ノズル10に対向して通電加熱機能を有した基板ホルダ
６があり、蒸着される基板５が取付けられている。
一実施例である。排気パイプ１から真空ポンプ（図示せ
ず）により減圧できるようにした真空容器２の中に蒸着
物質３を入れた坩堝９と坩堝内で生じた蒸気を誘導し、
吹出させる多孔ノズル10が設けられている。またこの多
孔ノズル10に対向して通電加熱機能を有した基板ホルダ
６があり、蒸着される基板５が取付けられている。
坩堝３は電子ビーム照射装置11により加熱され、蒸着
物質３は溶融蒸発する。そして、多孔ノズル10の各ノズ
ルの形状寸法と坩堝内外の数桁の圧力差によりノズル10
から吹き出す蒸気は数十〜数千個の原子がゆるい結合を
したクラスターとなり1eV前後の低いエネルギで基板７
に飛んでいき、付着する。この途中で電子ビームシャワ
ーをクラスタに浴びせるとその一部がイオン化し、高電
位に保たれた電極12によって加速され、数KeVの高いエ
ネルギで基板５に付着する。
物質３は溶融蒸発する。そして、多孔ノズル10の各ノズ
ルの形状寸法と坩堝内外の数桁の圧力差によりノズル10
から吹き出す蒸気は数十〜数千個の原子がゆるい結合を
したクラスターとなり1eV前後の低いエネルギで基板７
に飛んでいき、付着する。この途中で電子ビームシャワ
ーをクラスタに浴びせるとその一部がイオン化し、高電
位に保たれた電極12によって加速され、数KeVの高いエ
ネルギで基板５に付着する。
この場合、第１図乃至第３図と同様全面成膜であり、
選択的に所望の部分に成膜するには多くの追加工程が必
要である。
選択的に所望の部分に成膜するには多くの追加工程が必
要である。
本発明の目的は上記のようなクラスタイオンビーム蒸
着技術の欠点をなくし、所要の部分に選択的に成膜する
集束クラスタタイプのイオンビーム装置を提供すること
にある。
着技術の欠点をなくし、所要の部分に選択的に成膜する
集束クラスタタイプのイオンビーム装置を提供すること
にある。
上記目的を達成するために、本願発明では、集束クラ
スタタイプのイオンビーム装置を、高真空容器内に配置
されて蒸着物質を加熱し気化させて小孔より前記高真空
容器内に噴射させることにより塊状原子集団（クラスタ
ー）を発生させる物質蒸気発生炉手段と、この物質蒸気
発生炉手段と対向して被処理基板を設置する被処理基板
設置手段と、物質蒸気発生炉手段と被処理基板設置手段
との間に設けられてクラスターに電子を照射してこのク
ラスターを部分的にイオン化させる電子放射手段と、静
電レンズ部とフィルタ部とを電子放出手段と被処理基板
設置手段との間に備えて静電レンズ部で部分的にイオン
化されたクラスターを集束させフィルタ部により集束さ
せた部分的にイオン化されたクラスターを中性クラスタ
ーから分離してこの分離した部分的にイオン化されたク
ラスターを基板の所望の位置に加速して付着させるイオ
ン化クラスター分離手段とを備えて構成した。
スタタイプのイオンビーム装置を、高真空容器内に配置
されて蒸着物質を加熱し気化させて小孔より前記高真空
容器内に噴射させることにより塊状原子集団（クラスタ
ー）を発生させる物質蒸気発生炉手段と、この物質蒸気
発生炉手段と対向して被処理基板を設置する被処理基板
設置手段と、物質蒸気発生炉手段と被処理基板設置手段
との間に設けられてクラスターに電子を照射してこのク
ラスターを部分的にイオン化させる電子放射手段と、静
電レンズ部とフィルタ部とを電子放出手段と被処理基板
設置手段との間に備えて静電レンズ部で部分的にイオン
化されたクラスターを集束させフィルタ部により集束さ
せた部分的にイオン化されたクラスターを中性クラスタ
ーから分離してこの分離した部分的にイオン化されたク
ラスターを基板の所望の位置に加速して付着させるイオ
ン化クラスター分離手段とを備えて構成した。
第５図は本発明のクラスタイオンビーム装置の原理を
示す図である。真空容器（図示せず）の中に蒸着物質３
を入れた坩堝４と基板５が入っている。基板５を取付け
る基板ホルダ6bは通電加熱（ランプ加熱も可）により高
温に保つようになっており、ルツボと基板ホルダの間に
電圧を印加し基板例を高電圧に保てるようになってい
る。坩堝４は電子ビーム等の手段（図示せず）で加熱
し、蒸着物質３を溶融蒸発させる。坩堝４には蒸着物質
３の蒸気を吹き出すノズル7bが設けられており、ノズル
形状寸法と坩堝の内外の数桁の圧力差により、ノズル7b
から吹き出す蒸気は数十〜数千個の原子がゆるい結合を
したクラスター8bとなり基板に飛んでいく。この途中で
電子シャワーを浴びせるとクラスターの一部がイオン化
し、高電位に保たれた基板５に向って加速され、高いエ
ネルギで基板に付着する。このとき基板表面をたたいて
清浄化するとともに、ゆるい結合が破れて基板にそって
蒸着物質３の原子が移動し、安定な位置に停止する。ま
たイオン化しないクラスターはそのまま低いエネルギで
基板に付着し、ゆるい結合が破れて同様に基板にそって
原子が移動し安定な位置に停止する。このノズル7bと基
板５の間で、イオン化のあとの部分に静電レンズ13を配
置するとイオン化したクラスターはこの静電レンズ13に
より集束され、高エネルギの微小スポットとなって基板
に到着し、そこで同上と同様の過程で最も安定な位置に
停止する。この場合、基板５上の集束された微小スポッ
ト部分と、そのままの拡散角で付着する中性のクラスタ
ビームによる部分では得られる膜の厚さが著しく異な
る。
示す図である。真空容器（図示せず）の中に蒸着物質３
を入れた坩堝４と基板５が入っている。基板５を取付け
る基板ホルダ6bは通電加熱（ランプ加熱も可）により高
温に保つようになっており、ルツボと基板ホルダの間に
電圧を印加し基板例を高電圧に保てるようになってい
る。坩堝４は電子ビーム等の手段（図示せず）で加熱
し、蒸着物質３を溶融蒸発させる。坩堝４には蒸着物質
３の蒸気を吹き出すノズル7bが設けられており、ノズル
形状寸法と坩堝の内外の数桁の圧力差により、ノズル7b
から吹き出す蒸気は数十〜数千個の原子がゆるい結合を
したクラスター8bとなり基板に飛んでいく。この途中で
電子シャワーを浴びせるとクラスターの一部がイオン化
し、高電位に保たれた基板５に向って加速され、高いエ
ネルギで基板に付着する。このとき基板表面をたたいて
清浄化するとともに、ゆるい結合が破れて基板にそって
蒸着物質３の原子が移動し、安定な位置に停止する。ま
たイオン化しないクラスターはそのまま低いエネルギで
基板に付着し、ゆるい結合が破れて同様に基板にそって
原子が移動し安定な位置に停止する。このノズル7bと基
板５の間で、イオン化のあとの部分に静電レンズ13を配
置するとイオン化したクラスターはこの静電レンズ13に
より集束され、高エネルギの微小スポットとなって基板
に到着し、そこで同上と同様の過程で最も安定な位置に
停止する。この場合、基板５上の集束された微小スポッ
ト部分と、そのままの拡散角で付着する中性のクラスタ
ビームによる部分では得られる膜の厚さが著しく異な
る。
いま、100mmφでビームが基板に付着するとし、これ
をイオン化した５％のクラスタビームを1mmφに絞って
付着した膜と比較すると成膜速度は約0.2％である。従
って、所要の場所に100％付着した基板の他の部分には
0.2％の厚さで不要部分に蒸着物質３が付着する。よっ
てこの0.2％をエッチングすることにより、所要部分の
みに膜をつけた基板を得ることができ、複雑な工程を要
するリソグラフィーエッチング工程を不要にすることが
できる。
をイオン化した５％のクラスタビームを1mmφに絞って
付着した膜と比較すると成膜速度は約0.2％である。従
って、所要の場所に100％付着した基板の他の部分には
0.2％の厚さで不要部分に蒸着物質３が付着する。よっ
てこの0.2％をエッチングすることにより、所要部分の
みに膜をつけた基板を得ることができ、複雑な工程を要
するリソグラフィーエッチング工程を不要にすることが
できる。
また、偏向電極14を一対用いるとイオン化したビーム
を左右に走査することができ、固定の点だけでなく、直
線状に所望の箇定に成膜することができる。これを２対
用いると前後左右にビームを走査することができ所望の
形状に成膜することができる。偏向電極を用いる代り
に、基板ホルダをX,Yに移動しても同様のことができる
が、実用上は偏向電極14を用いるとはるかに取扱いが容
易で、走査速度も高くできる。偏向を高速に大きな角度
で行うことにより、ビームを外してしまい成膜を中断す
るブランキングを行うこともでき、自由度が著しく向上
する。
を左右に走査することができ、固定の点だけでなく、直
線状に所望の箇定に成膜することができる。これを２対
用いると前後左右にビームを走査することができ所望の
形状に成膜することができる。偏向電極を用いる代り
に、基板ホルダをX,Yに移動しても同様のことができる
が、実用上は偏向電極14を用いるとはるかに取扱いが容
易で、走査速度も高くできる。偏向を高速に大きな角度
で行うことにより、ビームを外してしまい成膜を中断す
るブランキングを行うこともでき、自由度が著しく向上
する。
基板を高電位に保つと都合の悪い場合は、別に加速用
電極15を設ければよい。以後のすべての本発明の原理説
明及び実施例でも同様である。
電極15を設ければよい。以後のすべての本発明の原理説
明及び実施例でも同様である。
第６図乃至第８図は本発明の装置に用いる静電レンズ
の原理を示したものである。第６図（ａ）は、円板の中
心に穴をあけたものでルツボ４のノズル7bを出たクラス
タビームのうち、イオン化されたものは円孔レンズ16に
印加された電圧V1によりその周辺に構成された電場分布
17によってまげられ、焦点面18に集束される。第６図
（ｂ）は、円孔の代りに円筒電極19と円孔電極20を組合
せ電圧V1とV2を印加するようにした、バイポテンシャル
レンズの例である。第６図（ｃ）は、２つの円筒を同軸
にならべ、＋V1と−V1に印加するようにした円筒加速レ
ンズの場合の原理を説明する例である。
の原理を示したものである。第６図（ａ）は、円板の中
心に穴をあけたものでルツボ４のノズル7bを出たクラス
タビームのうち、イオン化されたものは円孔レンズ16に
印加された電圧V1によりその周辺に構成された電場分布
17によってまげられ、焦点面18に集束される。第６図
（ｂ）は、円孔の代りに円筒電極19と円孔電極20を組合
せ電圧V1とV2を印加するようにした、バイポテンシャル
レンズの例である。第６図（ｃ）は、２つの円筒を同軸
にならべ、＋V1と−V1に印加するようにした円筒加速レ
ンズの場合の原理を説明する例である。
また、第７図（ａ）は、円筒の代りに２つの円板を＋
V1と−V1に印加した円板加速レンズの原理を説明する例
である。また第７図（ｂ）は、幾何収差を最小にするよ
うな等電位面になるように曲面を構成した、２枚バトラ
ー加速レンズの実施例で、＋V1と−V1に印加している。
また第７図（ｃ）は円筒を３こ用い−V1,＋V1,−V1の電
圧を印加した円筒３枚アインツェルレンズ型の原理を説
明する例である。また第７図（ｄ）は３枚の円筒にV1,V
2,V3の三種類の電圧を印加するようにした円筒３枚非対
称レンズの原理を説明する例である。
V1と−V1に印加した円板加速レンズの原理を説明する例
である。また第７図（ｂ）は、幾何収差を最小にするよ
うな等電位面になるように曲面を構成した、２枚バトラ
ー加速レンズの実施例で、＋V1と−V1に印加している。
また第７図（ｃ）は円筒を３こ用い−V1,＋V1,−V1の電
圧を印加した円筒３枚アインツェルレンズ型の原理を説
明する例である。また第７図（ｄ）は３枚の円筒にV1,V
2,V3の三種類の電圧を印加するようにした円筒３枚非対
称レンズの原理を説明する例である。
また第８図（ａ）は、−V1,＋V2,−V1に印加した３枚
の円孔を組合せた円板３枚アインツェルレンズの実施例
である。また第８図（ｂ）はV1,V2,V3に印加した３枚の
円孔を組合せた円板３枚非対称レンズの原理を説明する
例である。また第８図（ｃ）はV1;＋V1,−V1に電圧印加
した３枚対称バトラーレンズの原理を説明する例であ
る。
の円孔を組合せた円板３枚アインツェルレンズの実施例
である。また第８図（ｂ）はV1,V2,V3に印加した３枚の
円孔を組合せた円板３枚非対称レンズの原理を説明する
例である。また第８図（ｃ）はV1;＋V1,−V1に電圧印加
した３枚対称バトラーレンズの原理を説明する例であ
る。
以上のように種々の静電レンズを用いることができ
る。
る。
第９図は第５図により形成された付着膜の形状を示し
たものである。基板５の中央部には集束されたクラスタ
ビームにより厚い膜21が形成され、周辺の中性ビームの
みがくる部分は薄い膜22となっている。これを軽くエッ
チングすると薄い膜部分と厚い膜の表面が除去され、必
要な中心部のみの膜23が残されて目的の工程が完了す
る。
たものである。基板５の中央部には集束されたクラスタ
ビームにより厚い膜21が形成され、周辺の中性ビームの
みがくる部分は薄い膜22となっている。これを軽くエッ
チングすると薄い膜部分と厚い膜の表面が除去され、必
要な中心部のみの膜23が残されて目的の工程が完了す
る。
第10図は本発明の原理を説明する例である。蒸着物質
３は坩堝４に入れられ電子ビーム等の加熱手段（図示せ
ず）で加熱され、ノズル7bから真空容器（図示せず）の
中に断熱膨張で噴出され、クラスター8bとなり、電子シ
ャワーにより一部イオン化される。そして偏向電極24に
よりイオン化したクラスター25はまげられて静電レンズ
13の方向に導かれる。そして絞られて高電圧に保たれた
基板５の上に加速集束照射され成膜される。一方イオン
化されなかった中性クラスター26はビームストッパー27
に達し、そこでブロックされる。このようにすると最初
から必要ケ所のみ蒸着物質３を付着させることができ、
周辺の不要部をエッチングする手間が不要となる。
３は坩堝４に入れられ電子ビーム等の加熱手段（図示せ
ず）で加熱され、ノズル7bから真空容器（図示せず）の
中に断熱膨張で噴出され、クラスター8bとなり、電子シ
ャワーにより一部イオン化される。そして偏向電極24に
よりイオン化したクラスター25はまげられて静電レンズ
13の方向に導かれる。そして絞られて高電圧に保たれた
基板５の上に加速集束照射され成膜される。一方イオン
化されなかった中性クラスター26はビームストッパー27
に達し、そこでブロックされる。このようにすると最初
から必要ケ所のみ蒸着物質３を付着させることができ、
周辺の不要部をエッチングする手間が不要となる。
第11図は第５図の応用例で、クラスタビーム源を複数
個設けたものである。ビーム源28と29の材料を同じもの
にすると成膜速度を上げることができる。また異なる物
質（例えばGaとAs）とすると化合物や合金膜をマイクロ
に形成することができる。
個設けたものである。ビーム源28と29の材料を同じもの
にすると成膜速度を上げることができる。また異なる物
質（例えばGaとAs）とすると化合物や合金膜をマイクロ
に形成することができる。
第12図は本発明の原理を説明する例である。坩堝（図
示せず）より生じた蒸着物質の蒸気30は導管31を通って
複数個の一列に設けられたノズル32に導かれ、断熱膨張
状態で真空中に噴出され、クラスターとなる。そして各
ノズルごとに設けられた電子ビーム照射部分33により、
一部はイオン化される。そしてやはり各ノズルごとに設
けられた静電レンズ13によりイオン化クラスタは集束さ
れ、紙面に直角方向に移動中の基板５の上に照射され必
要部分に蒸着される。蒸着位置は偏向電極14の印加電
圧、極性の制御により、任意に調べる。このようにする
ことにより、移動中の基板に連続的に選択的に極部成膜
をすることができる。またイオン化クラスタの加速はレ
ンズ13の−V1の高電圧を利用している。
示せず）より生じた蒸着物質の蒸気30は導管31を通って
複数個の一列に設けられたノズル32に導かれ、断熱膨張
状態で真空中に噴出され、クラスターとなる。そして各
ノズルごとに設けられた電子ビーム照射部分33により、
一部はイオン化される。そしてやはり各ノズルごとに設
けられた静電レンズ13によりイオン化クラスタは集束さ
れ、紙面に直角方向に移動中の基板５の上に照射され必
要部分に蒸着される。蒸着位置は偏向電極14の印加電
圧、極性の制御により、任意に調べる。このようにする
ことにより、移動中の基板に連続的に選択的に極部成膜
をすることができる。またイオン化クラスタの加速はレ
ンズ13の−V1の高電圧を利用している。
第13図は上記第12図に示した本発明の原理によって得
られた基板５の上の蒸着膜21の断面で、軽くエッチング
することにより、下図の如く必要な部分のみに必要な厚
さの膜23を残すことができる。
られた基板５の上の蒸着膜21の断面で、軽くエッチング
することにより、下図の如く必要な部分のみに必要な厚
さの膜23を残すことができる。
第14図は本発明のマルチノズルビームソースに適用し
た場合の原理を説明する例である。ルツボ（図示せず）
から発生した蒸着物質の蒸気30は導管31を導かれて複数
のノズル32より断熱膨張状態で高真空中に吹出し、クラ
スタビームになり、電子ビーム照射部35で一部がイオン
化され、静電柱状レンズ36により一方向のみが集束さ
れ、基板５に付着する。基板５はノズルの並んでいる方
向に移動するため、基板を高速で送っても十分必要な膜
厚がえられる。このように軸対称の円形レンズでなく、
柱状のレンズを用いることにより狭い巾の基板をマルチ
ノズル方式で高速に成膜することができる。イオン化ク
ラスタの加速には柱状静電レンズの一方の−V1の高電圧
を利用している。
た場合の原理を説明する例である。ルツボ（図示せず）
から発生した蒸着物質の蒸気30は導管31を導かれて複数
のノズル32より断熱膨張状態で高真空中に吹出し、クラ
スタビームになり、電子ビーム照射部35で一部がイオン
化され、静電柱状レンズ36により一方向のみが集束さ
れ、基板５に付着する。基板５はノズルの並んでいる方
向に移動するため、基板を高速で送っても十分必要な膜
厚がえられる。このように軸対称の円形レンズでなく、
柱状のレンズを用いることにより狭い巾の基板をマルチ
ノズル方式で高速に成膜することができる。イオン化ク
ラスタの加速には柱状静電レンズの一方の−V1の高電圧
を利用している。
第15図は本発明の一実施例を示す。蒸着物質３を入れ
た坩堝４は電子ビーム等の加熱手段（図示せず）で加熱
されて高温になり蒸着物質３の蒸気がノズル76より断熱
膨張の状態で吹き出しクラスタを形成する。そして電子
ビーム照射部40で一部がイオン化され、静電レンズ13で
イオン化したクラスタのみが曲げられて集束する。そこ
にピンホール41を有するフィルター板42を設けておくと
中性化したクラスタの大部分はフィルター板42で遮ぎら
れ、ピンホール41を通過するのは大部分がイオン化クラ
スタビームである。このようにして通過したビームを基
板５に付着させることにより、加速エネルギを有するク
ラスタのみによる成膜が可能となり、非常に高品質で緻
密な膜が得られるようになった。ここで静電レンズ13の
第１電極−V1と第３電極−V1およびフィルター板42は負
の高圧に保ち、加速用電極として作用している。
た坩堝４は電子ビーム等の加熱手段（図示せず）で加熱
されて高温になり蒸着物質３の蒸気がノズル76より断熱
膨張の状態で吹き出しクラスタを形成する。そして電子
ビーム照射部40で一部がイオン化され、静電レンズ13で
イオン化したクラスタのみが曲げられて集束する。そこ
にピンホール41を有するフィルター板42を設けておくと
中性化したクラスタの大部分はフィルター板42で遮ぎら
れ、ピンホール41を通過するのは大部分がイオン化クラ
スタビームである。このようにして通過したビームを基
板５に付着させることにより、加速エネルギを有するク
ラスタのみによる成膜が可能となり、非常に高品質で緻
密な膜が得られるようになった。ここで静電レンズ13の
第１電極−V1と第３電極−V1およびフィルター板42は負
の高圧に保ち、加速用電極として作用している。
第16図はフィルター板42のあとに第２段の集束レンズ
43を設けた本発明の実施例である。このようにすること
により、基板５上の所要部分に選択的にイオン化クラス
タのみを用いた高品質の膜を形成することができる。
43を設けた本発明の実施例である。このようにすること
により、基板５上の所要部分に選択的にイオン化クラス
タのみを用いた高品質の膜を形成することができる。
第17図は本発明の他の実施例である。フィルター板42
の直後にフィルム状の基板44を配して連続的に巻き取る
ことにより従来得られなかった高品質の膜をイオン化ク
ラスタのみを用いることにより得られるようになった。
の直後にフィルム状の基板44を配して連続的に巻き取る
ことにより従来得られなかった高品質の膜をイオン化ク
ラスタのみを用いることにより得られるようになった。
以上説明したように、本発明によればイオン化したク
ラスタビームを静電レンズにより集束させることにより
成膜位置のマイクロ化、選択化が可能となりイオン化ク
ラスタの割合増化による膜質向上がはかれるようになっ
た。また、フィルター板で中性クラスタの大部分を除く
ことにより一段と膜質が向上し、ビームの制御性が上
り、周辺のエッチングによる除去という後工程も不要と
なった。
ラスタビームを静電レンズにより集束させることにより
成膜位置のマイクロ化、選択化が可能となりイオン化ク
ラスタの割合増化による膜質向上がはかれるようになっ
た。また、フィルター板で中性クラスタの大部分を除く
ことにより一段と膜質が向上し、ビームの制御性が上
り、周辺のエッチングによる除去という後工程も不要と
なった。
第１図乃至第４図は従来技術の説明図、第５図は本発明
の原理を示す構成図、第６図乃至第８図は本発明の原理
説明で用いる静電レンズの構成を示す図、第９図は第５
図に示す装置により形成された付着膜の形状を説明する
ための図、第10図は、本発明の原理を示した図、第11図
は第５図の応用原理を示した図、第12図は更に本発明の
原理を示した図、第13図は第12図に示した本発明の原理
によって得られた基板上蒸着膜の断面を示す図、第14図
は本発明をマルチノズルビームソースに適用した場合の
原理を示した図、第15図は本発明の一実施例を示した
図、第16図、及び第17図は各々更に本発明の他の一実施
例を示した図である。 ４……坩堝、５……基板、 6b……基板ホルダ、7b……ノズル、 8b……クラスター、13……静電レンズ、 14……偏向電極、15……加速用電極。
の原理を示す構成図、第６図乃至第８図は本発明の原理
説明で用いる静電レンズの構成を示す図、第９図は第５
図に示す装置により形成された付着膜の形状を説明する
ための図、第10図は、本発明の原理を示した図、第11図
は第５図の応用原理を示した図、第12図は更に本発明の
原理を示した図、第13図は第12図に示した本発明の原理
によって得られた基板上蒸着膜の断面を示す図、第14図
は本発明をマルチノズルビームソースに適用した場合の
原理を示した図、第15図は本発明の一実施例を示した
図、第16図、及び第17図は各々更に本発明の他の一実施
例を示した図である。 ４……坩堝、５……基板、 6b……基板ホルダ、7b……ノズル、 8b……クラスター、13……静電レンズ、 14……偏向電極、15……加速用電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本郷 幹雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研寄所内 (72)発明者 水越 克郎 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研寄所内 (72)発明者 嶋瀬 朗 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研寄所内 (72)発明者 佐藤 了平 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研寄所内 (56)参考文献 特開 昭58−151017（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−121622（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−99762（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−18183（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (3)
- 【請求項１】高真空容器内に配置されて蒸着物質を加熱
し気化させて小孔より前記高真空容器内に噴射させるこ
とにより塊状原子集団（クラスター）を発生させる物質
蒸気発生炉手段と、該物質蒸気発生炉手段と対向して被
処理基板を設置する被処理基板設置手段と、前記物質蒸
気発生炉手段と前記被処理基板設置手段との間に設けら
れて前記クラスターに電子を照射して該クラスターを部
分的にイオン化させる電子放射手段と、静電レンズ部と
フィルタ部とを前記電子放出手段と前記被処理基板設置
手段との間に備えて前記静電レンズ部で前記部分的にイ
オン化されたクラスターを集束させ前記フィルタ部によ
り該集束させた前記部分的にイオン化されたクラスター
を前記中性クラスターから分離して該分離した部分的に
イオン化されたクラスターを前記基板の所望の位置に加
速して付着させるイオン化クラスター分離手段とを備え
たことを特徴とするイオンビーム装置。 - 【請求項２】前記フィルタ部は、孔を設けたフィルタ板
を有し、前記静電レンズ部で前記イオン化したクラスタ
ーを前記孔の部分の近傍で集束させて、前記イオン化し
たクラスターを選択的に前記孔を通過させることによ
り、前記部分的にイオン化されたクラスターを前記中性
クラスターと分離することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のイオンビーム装置。 - 【請求項３】前記イオン化クラスター分離手段は、前記
フィルタ板の孔を通過した前記イオン化したクラスター
を前記基板の所望の位置に集束させる第２の静電レンズ
部を更に有することを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載のイオンビーム装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58207433A JPH0817154B2 (ja) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | イオンビーム装置 |
| KR1019840006920A KR890002747B1 (ko) | 1983-11-07 | 1984-11-05 | 이온 빔에 의한 성막방법 및 그 장치 |
| EP84113348A EP0141417B1 (en) | 1983-11-07 | 1984-11-06 | Apparatus for forming film by ion beam |
| US06/668,843 US4687939A (en) | 1983-11-07 | 1984-11-06 | Method and apparatus for forming film by ion beam |
| DE8484113348T DE3485563D1 (de) | 1983-11-07 | 1984-11-06 | Vorrichtung zur herstellung eines filmes mittels ionenstrahl. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58207433A JPH0817154B2 (ja) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | イオンビーム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60100421A JPS60100421A (ja) | 1985-06-04 |
| JPH0817154B2 true JPH0817154B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=16539680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58207433A Expired - Lifetime JPH0817154B2 (ja) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | イオンビーム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817154B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60183720A (ja) * | 1984-03-01 | 1985-09-19 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜蒸着装置 |
| JPH0816264B2 (ja) * | 1985-03-13 | 1996-02-21 | キヤノン株式会社 | エレクトロンビームアシスト成膜装置 |
| JPS6353254A (ja) * | 1986-08-21 | 1988-03-07 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | 乾式付着方法 |
| KR20040046571A (ko) * | 2002-11-27 | 2004-06-05 | 주식회사 피앤아이 | 이온빔을 이용한 재료의 표면 처리 장치 |
| JP5325186B2 (ja) * | 2010-09-13 | 2013-10-23 | 株式会社アルバック | ヘリコンプラズマを用いた超微粒子薄膜形成装置 |
| EP3720984A4 (en) * | 2017-12-06 | 2021-09-01 | Arizona Thin Film Research LLC | SYSTEMS AND PROCESSES FOR GENERATIVE MANUFACTURING FOR THE DEPOSITION OF METAL AND CERAMIC MATERIALS |
| KR102199011B1 (ko) * | 2018-12-20 | 2021-01-08 | 충남대학교산학협력단 | 역전압 전기수력학적 3d 패터닝 방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5399762A (en) * | 1977-02-12 | 1978-08-31 | Futaba Denshi Kogyo Kk | Device for producing compound semiconductor film |
| JPS58121622A (ja) * | 1982-01-13 | 1983-07-20 | Ulvac Corp | イオンビ−ム発生装置 |
| JPS58151017A (ja) * | 1982-03-01 | 1983-09-08 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜の形成方法および形成装置 |
-
1983
- 1983-11-07 JP JP58207433A patent/JPH0817154B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60100421A (ja) | 1985-06-04 |
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