JPS60124927A - 薄膜蒸着装置 - Google Patents

薄膜蒸着装置

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JPS60124927A
JPS60124927A JP23557783A JP23557783A JPS60124927A JP S60124927 A JPS60124927 A JP S60124927A JP 23557783 A JP23557783 A JP 23557783A JP 23557783 A JP23557783 A JP 23557783A JP S60124927 A JPS60124927 A JP S60124927A
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cluster
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Kenichiro Yamanishi
山西 健一郎
Akira Nushihara
主原 昭
Yoshifumi Minowa
美濃和 芳文
Sanjiyu Ko
広 三寿
Tateo Motoyoshi
本吉 健郎
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    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
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    • C23C14/221Ion beam deposition
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    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
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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】 〔命明の技術分野〕 本発明は、薄膜蒸着装置に関し、特にクラスタイオンビ
ーム蒸着法により薄膜を形成する場合のクラスタ発生源
の改良に関するものである。
〔従来技術) 従来この種の薄膜形成方法としては、真空蒸着法、スパ
ッタリング法、CVD法、イオンブレーティング法、ク
ラスタイオンビーム蒸着法などがあるが、特にイオン化
粒子または励起粒子を用いる方法は高品質薄膜の形成が
可能であり、中でもクラスタイオンビーム蒸着法は数多
くの優れた特徴を有しているため、高品質薄膜形成法と
して広い用途が考えられている。
このクラスタイオンビーム蒸着法によるMl’ff形成
方法は、真空槽内において、基板に蒸着すべき物質の蒸
気を噴出して該蒸気中の多数の原子が緩く結合したクラ
スタ(塊状原子集団)を生成し、該クラスタに電子のシ
ャワーを浴びせて該クラス夕をそのうちの1個の原子が
イオン化されたクラスタ・イオンにし、該クラスタ・イ
オンを加速して基板に?#i突せしめ、これにより基板
に薄膜を蒸着形成する方法である。
このような薄膜形成方法を実施する装置として、従来、
第1図及び第2図に示すものがあった。第1図は従来の
薄膜蒸着装置を模式的に示す概略構成図、第2図はその
主要部の一部を切り欠いて内部を示す斜視図である。し
1において、1は所定の真空度に保持された真空槽、2
は該真空槽1内の排気を行なうための排気通路で、これ
は図示しない真空排気装置に接続されている。3は該排
気通路2を開閉する真空用バルブである。
4は直径1mm〜2mmのノズル4aが設けられた密閉
形るつぼで、これには基板に蒸着されるべき蒸発物質5
が収容される。6ば上記るつは4に熱電子を照射し、こ
れの加熱を行なうボンバード用フィラメント、7はモリ
ブデン(MO)やタンクル(T a )等で形成され上
記フィラメント6からの輻射熱を遮断する熱シールド板
であり、上記るつぼ4.ボンバード用フィラメント6及
び熱シールド板7により、基板に蒸着すべき物質の蒸気
を上記真空槽1内に噴出してクラスタを生成セしめる蒸
気発生源8が形成されている。なお、19は上記熱シー
ルド板7を支持する絶縁支持部材、20は上記るつぼ4
を支持する支持台である。
9は200(1″C以上に熱せられてイオン化用の熱電
子13を放出するイオン化フィラメント、10は該イオ
ン化フィラメント9から放出された熱電子13を加速す
る電子引き出し電極、11はイオン化フィラメント9か
らの輻射熱を遮断する熱シールド板であり、上記イオン
化フィラメント9.電子引き出し電極10及び熱シール
ド板11により、上記蒸気発生源8からのクラスタをイ
オン化するためのイオン化手段12が形成されている。
なお、23は熱シールド板11を支持する絶縁支持9B
+、1である。
I4は上記イオン化されたクラスタ・イオンI6を加速
し、これを基板18に衝突させて薄膜を蒸着させる加速
電極であり、これは電子引き出し電極10との間に最大
10kVまでの電圧を印加できる。なお、24は加速電
極14を支持する絶縁支持部材、22は基板I8を支持
する基板ホルダ、21は該基板ホルダ22を支持する絶
縁支持部材、17はクラスタ・イオン16と中性クラス
タ15とからなるクラスタビームである。
次に動作について説明する。
まず蒸着ずべき金属5をるつぼ4内に充填し、−上記真
空排気装置により真空槽1内の空気を排気して該真空槽
1内を所定の真空度にする。
次いで、ボンバー1−月フィラメンl−6に通電して発
熱せしめ、該ボンバード用フィラメント6からの輻射熱
εこより、または該フィラメント6から放出される熱電
子をるつは4に(fi突さセること、即ら電子i!I艷
によって、該るつぼ4内の金属5を加;忠し蒸発せしめ
る。そして該るつぼ4内の金泥蒸気圧が[)、1−1[
ITorr程度になる1M1度まで昇温すると、ノズル
4aから噴出した金属蒸気は、るつぼ4と真空槽lとの
圧力差により断熱膨張してクラスタと呼ばれる、多数の
原子が緩く結合した塊状原子集団となる。
このクラスタ状のクラスタビーム17は、イオン化フィ
ラメント9から電子引き出し電、1IilOによって引
き出された熱電子13と衝突し、このため上記クラスタ
ビーム17の一部のクラスタはそのうちの1個の原子が
イオン化されてクラスタ・イオン16となる。このクラ
スタ・イオン16は加速電極14と電子引き出し電極1
0との間に形成された電界により適度に加速されて基板
18に衝突し、これにより該基板18上にM1%が蒸着
形成される。またこの際、イオン化されていない中性ク
ラスタ15は、上記るつぼ4から噴出された運動エネル
ギでもって上記18に衝突し1.L記りラスタ・イオン
1Gとともに該基板18上に蒸着される。
なお、上記基板18は上記加速電極14と同電位に設定
されるのが一般的である。
ところがこの従来の装置では、蒸着物質5の叛気を得る
際に、るつぼ4を加熱することによってその中に充堪さ
れた蒸着物質5を加熱し、その暴気を得るようにしてい
るため、熱効率が悪く、装置の運転に非常に大きな電力
が必要であり、また蒸着物質5として、その蒸気化に高
温度を必要とする物質、例えばタングステン(W)、タ
ンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)
炭素(C)など、及び非常に反応性の高い物質、例えば
シリコン(Si)などを使用する場合においては、るつ
ぼ4に特殊な材料を用いる必要があるという欠点があっ
た。
さらに、上記従来の装置では、クラスタをイオン化する
ためのイオン化フィラメント9等が高温になるため、そ
の輻射熱により基板18の温度が上昇し、基板として高
分子シート等耐熱性の低いものは使用できないという欠
点があった。
〔発明の概要〕
この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、クラスクイオンビーム蒸着装置
において、常温ガスの物質をガス収容部から噴出してク
ラスタを発生させ、このクラスタに光を照射して蒸着物
質原子のクラスタの一部を励起することにより、構造が
簡単で、かつ運転に必要な電力を著しく低減できるとと
もに、反応性の高い物質等の薄膜をも容易に形成でき、
さらには基板の温度上昇が生ずることのないWg股蒸着
装置を提供することを目的としている。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を図について説明する。
第3図は本発明の一実施例による薄膜蒸着装置を模式的
に示す概略構成図である。図において、第1図と同一符
号は同−又は相当部分を示し、30は真空槽l内に設け
られ、その頭部にノズル30aを有するガス収容部であ
り、これは基板18に蒸着すべき物質を有する常温ガス
の化合物31をそのノズル30aから噴出して、該化合
物31のクラスタを発生ずるためのものである。32は
上記化合物ガス31が収納されたガス容器、33はこの
ガス容器32から上記ガス収容部30に供給される化合
物ガス31の量を制御し、上記ガス収容部30の内圧等
をコントロールするためのバルブである。また、34は
上記ガス収容部30の周囲に配設された冷却管であり、
上記ガス収容部30を冷却して該ガス収容部30から発
゛生されるクラスタのサイズ、即ち1つのクラスタを構
成する分子又は原子の個数をコントロールするためのも
のである。
35はレーザビーム36を発するレーザ発振器(光源)
であり、これは」1記レーザビーム36を1−記ガス収
容部30からの化合物のクラスタに照射し、該化合物を
分解して上記蒸着物質原子のクラスタを生成するととも
に該蒸着物質原子のクラスタの一部を励起するためのも
のである。
次に動作について説明する。
ここで、本実施例におい°ζは、基板18の表面にシリ
コン(Si )M股を蒸着形成する場合について説明す
る。
まず、真空槽1内を真空排気装置により10’T。
rr (通常lO〜10 Torr程度)の真空度に排
気する。そして常温ガスの化合物31としてシラン(S
iH4)を用い、これをガス収容部30にその内部のガ
ス圧が1OTorr (通當10−2〜103Torr
程度)になるようバルブ33により調整しながら供給し
、該シランガス31をノズル31aから噴出させる。す
ると、このノズル30aから噴出されたシランガスはシ
ラン分子のクラスタとなる。この際、冷却管34によっ
て上記ガス収容部30の温度をコントロールすることに
より、上記クラスタのサイズがコントロールされる。
次に上記シラン分子のクラスタにレーザ発振器35から
のレーザビーム36が照射されると、該シラン(SiH
4)分子から水素(H2)が分離されてシリコン(Si
 )原子のクラスタが生成される。またこれと同時に、
一部のシリコン原子のクラスタは、該クラスタを構成す
るうちの1個の原子が励起されて励起クラスタ46とな
る。この場合、上記レーザビーム36の波長をコントロ
ールすることにより、クラスタの所望レヘルの励起状態
が得られる。
そしてこの励起クラスタ46は、励起されていない非励
起クラスタ15とともにノズル30aから噴出された運
動エネルギでもって基板18に南突し、これにより基板
18上にシリコン薄膜が蒸着形成される。なお、上記シ
ラン分子から分離生成された水素ガスは、真空槽1外へ
排気される。
このような本実施例装置では、常温ガスの化合物を用い
てクラスタを発生させるようにしたので、従来装置のよ
うに蒸着物質蒸気を得るための加p#1機構が全く不要
となり、装置の構造を非常に簡単に、かつ運転に必要な
電力を著しく低減できるとともに、蒸気化させるのに高
温度を要する物質や、反応性の高い物質の薄膜をも容易
に形成できる。
さらに、従来装置のイオン化手段に代えてレーザ発振器
35を用い、これから発せられるレーザビーム36でも
って蒸着物質原子のクラスタを生成し、該クラスタを励
起するようにしたので、基板■8への輻射熱が無くなり
、該基板18の温度がに界することもなく、そのため薄
膜形成に不都合を生じることもない。
なお、上記実施例ではシラン(Si84)を用いてシリ
コン(Si )膜を形成する場合について説明したが、
本発明はこれに限るものではなく、例えば炭素(C)i
F膜を形成する場合はメタン(CH4)を用い、タング
ステン(W) 薄膜を形成する場合はフン化タングステ
ン(WFe)を用いるなど、適当な化合物ガスを選んで
上記実施例と同様の方法で各種の薄膜形成が可能となる
また、上記実施例では化合物のクラスタにレーザビーム
を照射するようにしたが、これは可視光。
紫外線、X線、γ線等でもよく、上記実施例と同様の効
果が得られる。
(発明の効果〕 以上のように、本発明によれば、クラスタイオンビーム
蒸着装置において、常温ガスの物質を用いてクラスタを
発生させ、このクラスタとなっている化合物に光を照射
して、該化合物を分解するとともにこれによりjMられ
た蒸着物質原子のクラスタの一部を励起するようにした
ので、構造が簡単で、かつ運転に必要な電力を著しく低
減できるとともに、反応性の高い物質等の薄膜をも容易
に形成でき、さらには基板の温度上昇を無くずことがで
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の薄膜蒸着装置の概略構成図、第2図はそ
の真空槽内を示す斜視図、第3図は本発明の一実施例に
よる薄I!!蒸着装置の概略構成図である。 1・・・真空槽、15・・・励起されていないクラスタ
、18・・・基板、30・・・ノズル付ガス収容部、3
I・・・常温ガスの化合物、35・・・レーザ発振器(
光源)、46・・・励起クラスタ。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 第1図 第2図 第1頁の続き 0発 明 者 本 吉 健 部 尼崎市塚口来町作所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 所定の真空度に保持された真空槽と、該真空槽
    内に設りられ基板に蒸着すべき物質を有する常温ガスの
    化合物を噴出して該化合物のクラスタを発生ずるノズル
    付ガス収容部と、該ガス収容部からの化合物のクラスタ
    に光を照射し該化合物を分解して上記蒸着物質原子のク
    ラスタを生成するとともに該蒸着物質原子のクラスタの
    一部を励起する光源とを備え、上記励起された蒸着物質
    原子のクラスタを励起されていない蒸着物質原子のクラ
    スタとともに基板に衝突させてVff膜を蒸着させるこ
    とを特徴とする薄膜蒸着装置。
  2. (2)上記光源は、レーザー光を発生するものであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜蒸着装
    置。 何)上記光源は、可視光を発生するものであることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜蒸着装置。
JP23557783A 1983-12-12 1983-12-12 薄膜蒸着装置 Granted JPS60124927A (ja)

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JPH0447969B2 JPH0447969B2 (ja) 1992-08-05

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63297551A (ja) * 1987-05-27 1988-12-05 Mitsubishi Electric Corp イオン流生成装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63297551A (ja) * 1987-05-27 1988-12-05 Mitsubishi Electric Corp イオン流生成装置

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