JPS6074511A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JPS6074511A JPS6074511A JP18198183A JP18198183A JPS6074511A JP S6074511 A JPS6074511 A JP S6074511A JP 18198183 A JP18198183 A JP 18198183A JP 18198183 A JP18198183 A JP 18198183A JP S6074511 A JPS6074511 A JP S6074511A
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- Japan
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- thin film
- substrate
- gas
- nozzle
- cluster
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/221—Ion beam deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3178—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for applying thin layers on objects
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/06—Sources
- H01J2237/08—Ion sources
- H01J2237/0812—Ionized cluster beam [ICB] sources
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（１）発明の技術分野
本発明は半導体製造装置に係り、特に反応性又は不活性
ガスをクラスタ化した薄膜形成装置に関する。′ （２）技術の背景 半導体装置を製造するための薄膜作成技術としては近年
種々の装置が提案されている。特に半導体装置の基板に
薄膜を形成する際に蒸着源となるセル中に蒸着すべき特
有の固体元素を配置し、該セルを加熱することで気化さ
せてノズル噴射させてクラスタを形成させてその後、イ
オン化して加速させて薄膜を半導体基板に蒸着させるよ
うにした薄膜形成装置が知られている。
ガスをクラスタ化した薄膜形成装置に関する。′ （２）技術の背景 半導体装置を製造するための薄膜作成技術としては近年
種々の装置が提案されている。特に半導体装置の基板に
薄膜を形成する際に蒸着源となるセル中に蒸着すべき特
有の固体元素を配置し、該セルを加熱することで気化さ
せてノズル噴射させてクラスタを形成させてその後、イ
オン化して加速させて薄膜を半導体基板に蒸着させるよ
うにした薄膜形成装置が知られている。
上述のクラスタ形成とは特有の元素からなる固体物質を
セル中に入れて高温で溶融させノズルから急激に噴射さ
せるとその際の断熱膨張によって冷却固化される通常の
分子線ビーム等では数分子のビームであるものが数十〜
数百の分子に固まった状態となる現象をさすものである
。この様にクラスタ化された固有元素は次段のイオン化
手段でイオン化する際にはイオン化し易く１つの分子の
みがイオン化されて次段の加速手段で加速されて半導体
装置の基板に絶縁膜等の薄膜を形成するものである。こ
のような薄膜形成装置による時には使用する固体元素の
種類によって使用限界を生ずる問題があった。
セル中に入れて高温で溶融させノズルから急激に噴射さ
せるとその際の断熱膨張によって冷却固化される通常の
分子線ビーム等では数分子のビームであるものが数十〜
数百の分子に固まった状態となる現象をさすものである
。この様にクラスタ化された固有元素は次段のイオン化
手段でイオン化する際にはイオン化し易く１つの分子の
みがイオン化されて次段の加速手段で加速されて半導体
装置の基板に絶縁膜等の薄膜を形成するものである。こ
のような薄膜形成装置による時には使用する固体元素の
種類によって使用限界を生ずる問題があった。
（２）従来技術の問題点
上記したようなりラスタ化するためのイオンビーム蒸着
装置の一実施例を第１図について詳述する。
装置の一実施例を第１図について詳述する。
第１図は従来の蒸着源から半導体基板上の糸路を路線的
に示す側面図である。
に示す側面図である。
クラスタ化を行なうためのイオンビーム蒸着装置は少な
くとも１個の噴出ノズルを有する密閉型のルツボを有し
該ルツボ内には半導体基板上に蒸着しようとする成分元
素を有する固体物質（以下試料と記す）を配設し、加熱
して蒸気化させる。
くとも１個の噴出ノズルを有する密閉型のルツボを有し
該ルツボ内には半導体基板上に蒸着しようとする成分元
素を有する固体物質（以下試料と記す）を配設し、加熱
して蒸気化させる。
この試料を蒸気化した蒸気よりも充分に低い圧力の高真
空中に噴射ノズルから噴出させると噴出時の断熱膨張に
よって急激に冷却されて通常１００乃至２０００個程度
０試料の原子がファン・デルワールス力によって結合し
た塊状の原子集団となり、クラスタ化が成される。
空中に噴射ノズルから噴出させると噴出時の断熱膨張に
よって急激に冷却されて通常１００乃至２０００個程度
０試料の原子がファン・デルワールス力によって結合し
た塊状の原子集団となり、クラスタ化が成される。
このようにクラスタ化した１つの分子をイオン化し加速
させて基板上に薄膜を形成させるものであり、１は０．
５〜２．０鶴程度の少くとも１つのアパチャ２を有する
密閉型のルツボであり該ルツボ内には基板に蒸着させよ
うとする元素成分を有する固体物質を粉砕して試料３と
して充填させる。
させて基板上に薄膜を形成させるものであり、１は０．
５〜２．０鶴程度の少くとも１つのアパチャ２を有する
密閉型のルツボであり該ルツボ内には基板に蒸着させよ
うとする元素成分を有する固体物質を粉砕して試料３と
して充填させる。
上記ルツボを囲繞する様に加熱手段４を設けて該加熱手
段用のフィラメントから電子をルツボに向けて放出させ
て電子衝撃加熱させる様にする。加熱方法としてはその
他に抵抗加熱方法や、電子ビームを試料に直接照射させ
る電子ビーム法等を用いることができる。５は上記加熱
手段の熱遮蔽板であり、６は例えば平行板状に形成され
た網状のイオン陽極、７は電子放出用フィラメント、８
は遮蔽板で６．７．８でイオン化手段９を構成している
。基板１１とイオン化手段９との間には負電位の印加さ
れた加速電極１０を有し、基板上１１に試料物質の薄膜
１３をクラスタイオン１２によって形成する。この場合
、上記各構成要素は図示しないチャンバー内に配され、
１０−’Ｔｏ ｒ ｒ〜１０“’ Ｔｏ ｒ ｒ程度に
保持され、同じく反応性ガス、或いは不活性ガス等がチ
ャンバー内に導入されてルツボ内の圧力条件を適宜選択
してノズルより噴出させた蒸気の一部を上記した噴出時
の断熱膨張に基づく過冷却現象でクラスタ化しイオン化
手段９からの陽極６とフィラメント７の加速電子によっ
てクラスタ化した分子の１個がイオン化されてクラスタ
イオンとなり更に加速手段の電極１０で加速され、基板
１１に薄膜１３を形成するが試料を溶融させる場合にル
ツボの溶解温度に近い値迄上昇させなければ溶融しない
高融点固体物質の薄膜形成に於てはその試料原子の純度
が低下し、実際には熔解できない物質もあり、薄膜を形
成することができない欠点を有する。
段用のフィラメントから電子をルツボに向けて放出させ
て電子衝撃加熱させる様にする。加熱方法としてはその
他に抵抗加熱方法や、電子ビームを試料に直接照射させ
る電子ビーム法等を用いることができる。５は上記加熱
手段の熱遮蔽板であり、６は例えば平行板状に形成され
た網状のイオン陽極、７は電子放出用フィラメント、８
は遮蔽板で６．７．８でイオン化手段９を構成している
。基板１１とイオン化手段９との間には負電位の印加さ
れた加速電極１０を有し、基板上１１に試料物質の薄膜
１３をクラスタイオン１２によって形成する。この場合
、上記各構成要素は図示しないチャンバー内に配され、
１０−’Ｔｏ ｒ ｒ〜１０“’ Ｔｏ ｒ ｒ程度に
保持され、同じく反応性ガス、或いは不活性ガス等がチ
ャンバー内に導入されてルツボ内の圧力条件を適宜選択
してノズルより噴出させた蒸気の一部を上記した噴出時
の断熱膨張に基づく過冷却現象でクラスタ化しイオン化
手段９からの陽極６とフィラメント７の加速電子によっ
てクラスタ化した分子の１個がイオン化されてクラスタ
イオンとなり更に加速手段の電極１０で加速され、基板
１１に薄膜１３を形成するが試料を溶融させる場合にル
ツボの溶解温度に近い値迄上昇させなければ溶融しない
高融点固体物質の薄膜形成に於てはその試料原子の純度
が低下し、実際には熔解できない物質もあり、薄膜を形
成することができない欠点を有する。
（４）発明の目的
本発明は上記した従来の欠点に鑑み、試料の高融点物質
をクラスタ化せず（低融点物質はクラスタ化しても良い
）反応性ガス又は不活性ガスをクラスタ化して試料の使
用限界を向上させると共に固体試料（ソース）に比べて
純度の高い薄膜の得られる薄膜形成装置を提供すること
を目的とする。
をクラスタ化せず（低融点物質はクラスタ化しても良い
）反応性ガス又は不活性ガスをクラスタ化して試料の使
用限界を向上させると共に固体試料（ソース）に比べて
純度の高い薄膜の得られる薄膜形成装置を提供すること
を目的とする。
（５）発明の構成
５−
そして上記目的は本発明によれば基板に薄膜形成すべき
蒸着源を気化してノズル噴射して薄膜を形成するように
した装置に於て１反応性ガス又は不活性ガスのクラスタ
を生成してイオン化加速手段を介して上記基板に薄膜を
形成してなることを特徴とする薄膜形成装置を提供する
ことによって達成される。
蒸着源を気化してノズル噴射して薄膜を形成するように
した装置に於て１反応性ガス又は不活性ガスのクラスタ
を生成してイオン化加速手段を介して上記基板に薄膜を
形成してなることを特徴とする薄膜形成装置を提供する
ことによって達成される。
（６）発明の実施例
以下本発明の一実施例を図面によって詳述する。
第２図は本発明の薄膜形成装置としての半導体製造装置
の概略的な構成図である。同図において。
の概略的な構成図である。同図において。
１４及び１５はガスクラスタビーム用ノズル、１６はシ
ングルビーム用ノズル又は固体試料（低融点物質用）ク
ラスタビーム用ノズル、１７．１８゜１９は第１図で説
明したイオン化手段と加速電極を含むイオン化加速手段
であり半導体基板１１の表面には薄膜２０が形成されて
いる。
ングルビーム用ノズル又は固体試料（低融点物質用）ク
ラスタビーム用ノズル、１７．１８゜１９は第１図で説
明したイオン化手段と加速電極を含むイオン化加速手段
であり半導体基板１１の表面には薄膜２０が形成されて
いる。
上記したガスクラスタビーム用ノズル１４゜１５にはガ
スソースからの所定のガスが噴出されてクラスタ化され
、イオン化手段並にイオン加速６一 手段を含むイオン化加速手段１７．１９によって加速し
たイオンを基板上１１に放出させる。更に基板１１に蒸
着させるべき固体試料の融点が低いものでは従来から一
般に用いられている固体試料クラスタビーム用ノズルを
用いることができる。
スソースからの所定のガスが噴出されてクラスタ化され
、イオン化手段並にイオン加速６一 手段を含むイオン化加速手段１７．１９によって加速し
たイオンを基板上１１に放出させる。更に基板１１に蒸
着させるべき固体試料の融点が低いものでは従来から一
般に用いられている固体試料クラスタビーム用ノズルを
用いることができる。
固定試料が高融点のものではクラスタ化が困難であるの
でシングルビーム用ノズルを用いることになる。例えば
半導体基板１１上にアルミナ（Ａｌ２０３）を蒸着させ
たい場合を考えるとＡＮ２０３の融点は２０５０’Ｃと
高い値を示すのでこれをクラスタ化することは比較的離
しい。そこでＡｌ２Ｏ３を従来の様にクラスタ化するこ
となく、ガスクラスタビーム用ノズルのソースにはｏ２
を設けてガスクラスタビーム用ノズル１４゜１５から０
２を噴出させ、その際の断熱膨張によ基板１１の薄膜を
形成されるべき近傍に噴出される。シングルビーム用ノ
ズル１６にはＡＪが固体の状態でソースに配設されてい
る。Ａｌはその融点が６５９ °Ｃと低いので従来例で
説明したと同様の例えば電子ビーム加熱又は融導電加熱
等で充分に溶融しＡｌの分子をノズルから噴射させるこ
とが可能となり、基板１１の薄膜２０を形成されるべき
近傍にイオン化加速手段１８で噴出されたＡｌは上記し
たクラスタ化した０２と反応してＡｌ１ｔＯ３が薄膜２
０として基板に蒸着させる。
でシングルビーム用ノズルを用いることになる。例えば
半導体基板１１上にアルミナ（Ａｌ２０３）を蒸着させ
たい場合を考えるとＡＮ２０３の融点は２０５０’Ｃと
高い値を示すのでこれをクラスタ化することは比較的離
しい。そこでＡｌ２Ｏ３を従来の様にクラスタ化するこ
となく、ガスクラスタビーム用ノズルのソースにはｏ２
を設けてガスクラスタビーム用ノズル１４゜１５から０
２を噴出させ、その際の断熱膨張によ基板１１の薄膜を
形成されるべき近傍に噴出される。シングルビーム用ノ
ズル１６にはＡＪが固体の状態でソースに配設されてい
る。Ａｌはその融点が６５９ °Ｃと低いので従来例で
説明したと同様の例えば電子ビーム加熱又は融導電加熱
等で充分に溶融しＡｌの分子をノズルから噴射させるこ
とが可能となり、基板１１の薄膜２０を形成されるべき
近傍にイオン化加速手段１８で噴出されたＡｌは上記し
たクラスタ化した０２と反応してＡｌ１ｔＯ３が薄膜２
０として基板に蒸着させる。
上記の実施例では２つのガスクラスタビーム用ノズルと
１つのシングルビーム用ノズルによって薄膜を形成する
場合について説明したが、これらは分子線エピタキシャ
ル装置に用いられる様に蒸着させるべき薄膜の種類に応
じて自由にその数を選択し得ることは勿論である。
１つのシングルビーム用ノズルによって薄膜を形成する
場合について説明したが、これらは分子線エピタキシャ
ル装置に用いられる様に蒸着させるべき薄膜の種類に応
じて自由にその数を選択し得ることは勿論である。
又、シングルビーム用ノズル又は固体試料クラッタビー
ム用ノズルを用いないでガスクラスタビーム用ノズルの
みを用いる構成だけでも良い。この場合の例としては基
板がシリコンである場合に１つのガスクラスタビーム用
ノズル１４のみからシランガスをクラスタ化して噴出さ
せる様にすれば良い。
ム用ノズルを用いないでガスクラスタビーム用ノズルの
みを用いる構成だけでも良い。この場合の例としては基
板がシリコンである場合に１つのガスクラスタビーム用
ノズル１４のみからシランガスをクラスタ化して噴出さ
せる様にすれば良い。
（７）発明の効果
本発明は叙上の如く構成し動作させたのでガスクラスタ
ビーム用ノズルは固体でなくガスであるために高温加熱
する必要がなく、常温付近の温度で充分であり１通常の
反応性蒸着装置に比べてガスのイオン化、加速化が得や
すく反応性も優れている。又化合物薄膜や単一の薄膜が
得やす（、固体のクラスタに比べて純度の高い薄膜が得
られる特徴を有する。
ビーム用ノズルは固体でなくガスであるために高温加熱
する必要がなく、常温付近の温度で充分であり１通常の
反応性蒸着装置に比べてガスのイオン化、加速化が得や
すく反応性も優れている。又化合物薄膜や単一の薄膜が
得やす（、固体のクラスタに比べて純度の高い薄膜が得
られる特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来のイオンビーム型の薄膜形成装置の路線的
構成図、第２図は本発明のガスクラスタビームを用いた
薄膜形成用の薄膜形成装置の概略図である。 ■・・・ルツボ ２・・・ノズル ３・・・試料 ４・・・加熱手段 ５・・・熱遮蔽板 ６・・・イオン陽極７・・・電子放
出用フィラメント ８・・・遮蔽板 ９・・・イオン化手 段 １０・・・加速手段 ＝９− １１・・・基板 １２・・・クラスタ イオン １３・・・薄膜 １４．１５・・・ガスクラスタビーム用ノズル１６・・
・シングルビーム用ノズル又は固体試料クラスタビーム
用ノズル １７．１８゜１９・・・イオン化加速手段
λ ０・・・薄膜 １０− 第１図 第２図
構成図、第２図は本発明のガスクラスタビームを用いた
薄膜形成用の薄膜形成装置の概略図である。 ■・・・ルツボ ２・・・ノズル ３・・・試料 ４・・・加熱手段 ５・・・熱遮蔽板 ６・・・イオン陽極７・・・電子放
出用フィラメント ８・・・遮蔽板 ９・・・イオン化手 段 １０・・・加速手段 ＝９− １１・・・基板 １２・・・クラスタ イオン １３・・・薄膜 １４．１５・・・ガスクラスタビーム用ノズル１６・・
・シングルビーム用ノズル又は固体試料クラスタビーム
用ノズル １７．１８゜１９・・・イオン化加速手段
λ ０・・・薄膜 １０− 第１図 第２図
Claims (2)
- （１）基板に薄膜形成すべき蒸着源を気化してノズル噴
射して薄膜を形成するようにした装置に於て１反応性ガ
ス文は不活性ガスのクラスタを生成してイオン化加速手
段を介して上記基板に薄膜を形成してなることを特徴と
する薄膜形成装置。 - （２）前記反応性ガス又は不活性ガスクラスタと共に単
体の固体蒸着源を気化してノズル噴射して上記基板近傍
で反応させて薄膜を形成してなることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18198183A JPS6074511A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18198183A JPS6074511A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6074511A true JPS6074511A (ja) | 1985-04-26 |
| JPH0520894B2 JPH0520894B2 (ja) | 1993-03-22 |
Family
ID=16110233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18198183A Granted JPS6074511A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6074511A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56137662A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-27 | Futaba Corp | Semiconductor device |
| JPS5710223A (en) * | 1980-06-23 | 1982-01-19 | Futaba Corp | Semiconductor device |
| JPS6055615A (ja) * | 1983-09-07 | 1985-03-30 | Sharp Corp | 薄膜形成装置 |
-
1983
- 1983-09-30 JP JP18198183A patent/JPS6074511A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56137662A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-27 | Futaba Corp | Semiconductor device |
| JPS5710223A (en) * | 1980-06-23 | 1982-01-19 | Futaba Corp | Semiconductor device |
| JPS6055615A (ja) * | 1983-09-07 | 1985-03-30 | Sharp Corp | 薄膜形成装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0520894B2 (ja) | 1993-03-22 |
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