JPS60124928A - 薄膜蒸着装置 - Google Patents

薄膜蒸着装置

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JPS60124928A
JPS60124928A JP23557883A JP23557883A JPS60124928A JP S60124928 A JPS60124928 A JP S60124928A JP 23557883 A JP23557883 A JP 23557883A JP 23557883 A JP23557883 A JP 23557883A JP S60124928 A JPS60124928 A JP S60124928A
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JP
Japan
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container
gas
clusters
substrate
thin film
Prior art date
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Pending
Application number
JP23557883A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenichiro Yamanishi
山西 健一郎
Akira Nushihara
主原 昭
Yoshifumi Minowa
美濃和 芳文
Sanjiyu Ko
広 三寿
Masahiro Hanai
正博 花井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS60124928A publication Critical patent/JPS60124928A/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • 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
    • 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
    • C23C16/513Chemical 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 using plasma jets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • 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
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/221Ion beam deposition

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、薄膜蒸着装置に関し、特にクラスクイオンビ
ーム蒸着法によIQ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薄膜形成方法は
、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タをそのうちの1(flit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衝突せしめ、これにより基板に
薄膜を療養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。図
において、1は所定の真空度に保持された真空槽、2ば
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が設りられた密閉
形るつぼで、これには基板に蒸着されるべき蒸着物質5
が収容される。6は上記るつぼ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)やクンクル(Ta)等で形成された上記
フィラメント6からの輻射熱をi8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1−6
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−に配置空槽1内に噴出してクラスタを生成せしめ
る蒸気発生源8が形成されている。なお、19は一1二
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2000℃以上に熱せられてイオン化用の熱電子1
3を放出するイオン化フイラメンl−210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、イセメ電子−9,電子引き出し電極10及び棒シー
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部
材である。
14は上記イオン化されたクラスタ・イオン16を加速
し1.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までの霜焼を印加できる。なお、24は加速
電極14を支持する絶縁支持部材、22は基板18を支
持する基板ホルタ、21は該基板ホルダ22を支持する
絶縁支持部+4.17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、手記真空
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、ボンバード用フィラメン1−6に[して発i%
−[シめ、該ボンバード用フィラメント6からの’11
M射熱により、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に蓮j突させること、即tf)電了得
i撃によって、該るつぼ4内の金属5を加熱し蒸発・已
しめる。そして該るつは4内の金属蒸気圧が0.1〜1
0Torr程度になるまで昇温すると、ノズル4aから
噴出した金属蒸気は、るつは4と真空槽1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極(0に、1、って引き
出された熱電子1−3と拝1突し、このため−1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10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上に薄膜が蒸
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ば上記るつぼ4から噴射された運動エネル
ギーでもって上記基板18に衝突し、−1−記りラスク
・イオン16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の蒸気を得る
際に、るつぼ4を加熱することによってその中に充填さ
れた蒸着物質5を加熱し、その蒸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、また蒸着物質として、その蒸気化に高温
度をa・要と−Jる物質、例えばタングステン(W)、
クンタル(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〕
本発明は、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る
ようにすることにより、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、しかも、上記常温ガス物
質を収容するガス収容部内に光を照射して該ガス収容部
から発生されるクラスタの一部を励起されたクラスタと
することにより、基板の温度上昇が住することのない薄
膜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はガラス等の光透過
性物質で形成され、その頭部にノズル30aを有するガ
ス収容部であり、これは真空槽l内に設置されて基板1
8に蒸着すべき物質を有する常温のガスの化合物31を
収容するとともに、上記蒸着物質原子をそのノズル30
aから噴出して該蒸着物質原子のクラスタを発生するた
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、
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蒸着物質原子の(11a
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、これは上記レーザビーム36をト記ガス収容部
30内の化合物ガス31に照射し、該化合物を分解して
上記蒸着物質原子を生成するとともに該蒸着物質原子の
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、本実施例においては、基板18の表面にシリコ
ン(Si )薄膜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1O−9T。
rr (通常10〜8〜10−’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(SiH4)を用い、これをガス収容部30に、その
内部のガス圧が10Torr (通常10−’ 〜10
3Torr程度)になるようバルブ33により調整しな
がら供給する。
次に上記ガス収容部30内のシランガス31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、シラ
ン(SiH4)が分解してシリコン(Si)と水素(2
H2)とが生成されるとともに、上記シリコンの一部の
原子が上記レーザビーム36の照射により励起される。
そしてこのシリコンの励起原子は、励起されていない非
励起原子とともにノズル30aを通って真空槽1内に噴
出され、これにより上記シリコンは、励起原子を含む励
起クラスタ46及び非励起原子のみから非励起クラスタ
15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、上記各ク
ラスタ46.15のサイズがコントロールされる。
このようにして上記シリコンの励起クラスタ46及び非
励起クラスタ15ば上記ガス収容部30から噴出された
運動エネルギでもって基板18に衝突し、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
シラン分子から分別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熱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。
またガス収容部30内の化合物ガス31にレーザビーム
36を照射して蒸着物質原子を生成し、これを励起する
ようにしたので、蒸着物質原子が高密度で存在する部分
で励起化が行なわれることとなり、その励起効率を著し
く高めることができる。
さらに、従来装置のようにイオン化手段からの輻射熱に
より基板18が温度上昇することもなく、そのため薄膜
形成に不都合を生しることもない。
なお、十記実j1ム例ではシラン(SiH4)を用いて
シリコン(Si ) ilt’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、たとえ
ば炭素(C)!股を形成する場合はメタン(C)14)
を用い、タングステン(W)’Nt膜を形成する場合は
フッ化タングステン(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、しかも上記常温ガス物質を
収容するガス収容部内に光を照射して該ガス収容部から
発生されるクラスタの一部を励起されたクラスタとする
ようにしたので、基板の温度上昇を無くすことができる
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
よる薄膜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
1・・・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 花 井 正 博 尼崎市塚口来町1作所
内 3丁目1番1号 三菱電機株式会社伊丹製千 イ、ダこ
 袖 止 書 (自発) 2 発明の名称 薄膜蒸着装置 :う、 t+1iIFを−4−る古 ・B f’lとの関係 ’i!’ii′ll′br1−
 所 東3;(都F“代1.11区丸の内−j′目2番
3翼−名 (j、(601) 、−′、菱′屯機株式会
社代表台 ハ 1.11 仁 八 部 4代理人 11 所 東卓都丁−代lit区丸の内置1’l”12
番:3跨5、補正の対象 ]書の特許請求の範囲の欄1発明の詳細な説1、及び図
面の簡単な説明の欄 1正の内容 明細書の特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。 (2)明細書第7頁第13行、第11頁第1行。 第12頁第10行、及び第13頁第6行の「常温ガスの
」を「常温でガス状の」に訂正する。 (3)同第9頁第18行のrlo3TorrJをr l
0Torr」に訂正する。 (4)同第10頁第19行の「分離」を「分解」に訂正
する。 以 上 特許請求の範囲 ill所定の真空度に保持された真空槽と、該真空槽内
に設けられ基板に蒸着すべき物質を有する常温ヱガス伏
の化合物を収容するとともに上記蒸着物質原子を噴出し
て該蒸着物質原子が緩く結合したクラスタを発生するノ
ズル付ガス収容部と、該ガス収容部内の化合物に光を照
射して該化合物を分解し上記蒸着物質原子を生成すると
ともに上記ガス収容部から発生されるクラスタの一部を
励起されたクラスタとする光源とを備え、上記励起され
たクラスタを励起されていないクラスタとともに基板に
衝突させて薄膜を蒸着させることを特徴とする薄膜蒸着
袋デ。

Claims (1)

    【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
    に設けられ基板に蒸着すべき物質を有する常温ガスの化
    合物を収容するとともに上記蒸着物質原子を噴出して該
    蒸着物質原子が緩く結合したクラスタを発生ずるノズル
    付ガス収容部と、該ガス収容部内の化合物に光を照射し
    て該化合物を分解し上記蒸着物質原子を生成するととも
    に上記ガス収容部から発生されるクラスタの一部を励起
    されたクラスタとする光源とを備え、上記励起されたク
    ラスタを励起されていないクラスタとともに基板に衝突
    させて薄膜を蒸着させることを特徴とする薄膜蒸着装置
JP23557883A 1983-12-12 1983-12-12 薄膜蒸着装置 Pending JPS60124928A (ja)

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JP23557883A JPS60124928A (ja) 1983-12-12 1983-12-12 薄膜蒸着装置

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JPS60124928A true JPS60124928A (ja) 1985-07-04

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ID=16988063

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JP (1) JPS60124928A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0351905A2 (de) * 1988-07-16 1990-01-24 Philips Patentverwaltung GmbH Verfahren zur Herstellung von Festkörpern

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0351905A2 (de) * 1988-07-16 1990-01-24 Philips Patentverwaltung GmbH Verfahren zur Herstellung von Festkörpern

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