JPS62287072A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JPS62287072A JPS62287072A JP13227886A JP13227886A JPS62287072A JP S62287072 A JPS62287072 A JP S62287072A JP 13227886 A JP13227886 A JP 13227886A JP 13227886 A JP13227886 A JP 13227886A JP S62287072 A JPS62287072 A JP S62287072A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- 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】
３、発明の詳細な説明
産業上の利用分野
本発明は、薄膜形成装置に関し、とりわけプラズマ中で
、付着力や品質の優れた薄膜を再現性良く形成するため
の薄膜形成装置に関するものである。
、付着力や品質の優れた薄膜を再現性良く形成するため
の薄膜形成装置に関するものである。
従来の技術
従来、プラズマ中で薄膜を形成することにより優れた特
性の薄膜が得られることが知られている。
性の薄膜が得られることが知られている。
用いられるプラズマの種類としては、ＤＣプラズマ、Ｒ
Ｆプラズマ、あるいはマイクロ波プラズマがある。これ
らの中で、有磁場マイクロ波プラズマは、動作ガス圧が
、１０−５Ｔｏｒｒ程度と低く、優れた特性の薄膜を形
成するために盛んに研究されている。たとえば、特願昭
６０−１４７５２５号３ペーノ １＾ には有磁場マイクロ波プラズマを用いた蒸着装置によシ
、優れた特性の薄膜が得られることが示されている。
Ｆプラズマ、あるいはマイクロ波プラズマがある。これ
らの中で、有磁場マイクロ波プラズマは、動作ガス圧が
、１０−５Ｔｏｒｒ程度と低く、優れた特性の薄膜を形
成するために盛んに研究されている。たとえば、特願昭
６０−１４７５２５号３ペーノ １＾ には有磁場マイクロ波プラズマを用いた蒸着装置によシ
、優れた特性の薄膜が得られることが示されている。
発明が解決しようとする問題点
特願昭６０−１４７５２５号に示されているような装置
では、イオン化室が真空容器から外部へ突出した形で設
けられているため、イオン化室へ導入されたガスは効率
よくイオン化されるが、蒸発源からの蒸発物質を効率よ
くイオン化することは困難であった。また膜厚や膜質分
布を均一にするため、基板とイオン化室との距離を大き
くする必要があり、イオンが拡散しやすいため大量のイ
オンを基板表面に照射するのが困難であった。またイオ
ン化室の形状によシ、マイクロ波の入射電力に対する反
射電力の割合を小さくするのが困難な場合があった。さ
らに装置の構造が複雑になるという問題点があった。本
発明の目的は、前記問題点を解決した特性の優れた薄膜
を大きな面積に渡シ均一に、大きな速度で形成すること
ができ、構造が単純な薄膜形成装置を提供することであ
る。
では、イオン化室が真空容器から外部へ突出した形で設
けられているため、イオン化室へ導入されたガスは効率
よくイオン化されるが、蒸発源からの蒸発物質を効率よ
くイオン化することは困難であった。また膜厚や膜質分
布を均一にするため、基板とイオン化室との距離を大き
くする必要があり、イオンが拡散しやすいため大量のイ
オンを基板表面に照射するのが困難であった。またイオ
ン化室の形状によシ、マイクロ波の入射電力に対する反
射電力の割合を小さくするのが困難な場合があった。さ
らに装置の構造が複雑になるという問題点があった。本
発明の目的は、前記問題点を解決した特性の優れた薄膜
を大きな面積に渡シ均一に、大きな速度で形成すること
ができ、構造が単純な薄膜形成装置を提供することであ
る。
問題点を解決するだめの手段
真空排気系を有する金属製容器内に、蒸発源と、基板保
持具を備え、かつ前記金属製容器の壁面に設けたマイク
ロ波導入窓と、前記金属製容器内に設けた磁界発生装置
とを備えた薄膜形成装置を構成する。
持具を備え、かつ前記金属製容器の壁面に設けたマイク
ロ波導入窓と、前記金属製容器内に設けた磁界発生装置
とを備えた薄膜形成装置を構成する。
作 用
本発明の装置によれば、基板表面近傍で、導入したガス
や蒸発源から蒸発した原子や分子をプラズマ化できるた
め、プラズマの効果が高まり、付着力や品質の優れた薄
膜が形成できたものと考えられる。まだ磁界発生装置を
真空排気系を有する金属製容器内に設けただめ、前記金
属製容器がマイクロ波共振器として働き、マイクロ波の
整合が合わせやすくなシ、入射電力のほぼ１００％をプ
ラズマ化のエネルギーとして用いることができ、装置の
構成が簡単なものとなった。
や蒸発源から蒸発した原子や分子をプラズマ化できるた
め、プラズマの効果が高まり、付着力や品質の優れた薄
膜が形成できたものと考えられる。まだ磁界発生装置を
真空排気系を有する金属製容器内に設けただめ、前記金
属製容器がマイクロ波共振器として働き、マイクロ波の
整合が合わせやすくなシ、入射電力のほぼ１００％をプ
ラズマ化のエネルギーとして用いることができ、装置の
構成が簡単なものとなった。
実施例
第１図は本発明の薄膜形成装置の１つの形態を示す。金
属製容器１は、真空排気系１１により内６ページ 部を真空にすることができる。金属製容器１の内部には
、基板加熱ヒーター４が埋め込まれた基板保持具２．基
板３．シャッター８．氷冷ジャケット６に保持された磁
界発生装置５．抵抗加熱蒸発源７などが設置されている
。磁界発生装置５は、−サマリウム、コバルト、鉄、銅
などを主成分とするドーナツ状の希土類磁石であり、外
径２００ｍ＋内径１２０ｍｍ、厚さ３５ＷｒＩｎの形状
を有し、中心部の磁束密度は約９００ガウスであった。
属製容器１は、真空排気系１１により内６ページ 部を真空にすることができる。金属製容器１の内部には
、基板加熱ヒーター４が埋め込まれた基板保持具２．基
板３．シャッター８．氷冷ジャケット６に保持された磁
界発生装置５．抵抗加熱蒸発源７などが設置されている
。磁界発生装置５は、−サマリウム、コバルト、鉄、銅
などを主成分とするドーナツ状の希土類磁石であり、外
径２００ｍ＋内径１２０ｍｍ、厚さ３５ＷｒＩｎの形状
を有し、中心部の磁束密度は約９００ガウスであった。
この磁界発生装置５によシ生ずる磁界は、基板３の表面
や金属製容器１の底面へ向って発散する。磁界発生装置
５は、基板３の下方１０ｏＭｎの位置に保持した。金属
製容器１の側面にはマイクロ波導入窓９を設置し、発振
器１３によシ発生させた２、４５ＧＨｚの電磁波を、電
力計１２を介して導波管１４によりマイクロ波導入窓９
から金属製容器１へ導入した。マイクロ波導入窓９の位
置は特別に限定されるものではないが、窓９の直前に金
属製のしゃへい物がない所が望ましい。さらに金属製容
器１の上部にはガス導入口１０を設置した。
や金属製容器１の底面へ向って発散する。磁界発生装置
５は、基板３の下方１０ｏＭｎの位置に保持した。金属
製容器１の側面にはマイクロ波導入窓９を設置し、発振
器１３によシ発生させた２、４５ＧＨｚの電磁波を、電
力計１２を介して導波管１４によりマイクロ波導入窓９
から金属製容器１へ導入した。マイクロ波導入窓９の位
置は特別に限定されるものではないが、窓９の直前に金
属製のしゃへい物がない所が望ましい。さらに金属製容
器１の上部にはガス導入口１０を設置した。
Ａ−７
この装置を用いて酸化アルミニウムの薄膜を形成する際
の手順を説明する。抵抗加熱蒸発源７のＢＮ製ボートに
アルミニウムをセットする。金属製容器１をＩ Ｃ１−
７Ｔｏｒｒまで排気後、ガス導入口１ｏよシ酸素ガスを
導入し、圧力をＩ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒとする。発振
器１３を動作させ、所望のマイクロ波電力を導入し、磁
界発生装置５の近傍に酸素プラズマを形成する。抵抗加
熱蒸発源７に通電し、アルミニウムを蒸発させる。酸化
アルミニウムの堆積速度を一定に保持し、シャッター８
を開き蒸着を開始する。所望の厚さの酸化アルミニウム
薄膜が形成された後、シャッター８を閉じ蒸着を終了す
る。
の手順を説明する。抵抗加熱蒸発源７のＢＮ製ボートに
アルミニウムをセットする。金属製容器１をＩ Ｃ１−
７Ｔｏｒｒまで排気後、ガス導入口１ｏよシ酸素ガスを
導入し、圧力をＩ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒとする。発振
器１３を動作させ、所望のマイクロ波電力を導入し、磁
界発生装置５の近傍に酸素プラズマを形成する。抵抗加
熱蒸発源７に通電し、アルミニウムを蒸発させる。酸化
アルミニウムの堆積速度を一定に保持し、シャッター８
を開き蒸着を開始する。所望の厚さの酸化アルミニウム
薄膜が形成された後、シャッター８を閉じ蒸着を終了す
る。
マイクロ波電力を１５０Ｗ、堆積速度を３人／秒。
基板温度を７０℃として、１５００人の厚さの酸化アル
ミニウム薄膜を形成したところ、誘電率１０゜誘電損失
０．３％以下、絶縁破壊電界強度３．５×１０６Ｖ ／
ｃｍでピンホールがほとんど無い優れた薄膜が７ペー／ 素とアルミニウムの反応が促進されたためと考えられる
。
ミニウム薄膜を形成したところ、誘電率１０゜誘電損失
０．３％以下、絶縁破壊電界強度３．５×１０６Ｖ ／
ｃｍでピンホールがほとんど無い優れた薄膜が７ペー／ 素とアルミニウムの反応が促進されたためと考えられる
。
以上の、手順と同様の手順で、特願昭６０−１４７５２
５号に記載の装置を用いて、酸化アルミニウム薄膜を形
成した場合、酸素ガスの活性化は十分性われたが、アル
ミニウム蒸発原子の活性化は十分に行われなかった。つ
捷り第１図の装置で、酸素ガスを導入せずアルミニウム
を蒸発させ、アルミニウム薄膜を形成した場合、磁界発
生装置の近傍でアルミニウムのプラズマが見られ、７０
℃に保持されたガラス基板上に付着力の優れたアルミニ
ウム薄膜が形成できたが、特願昭６０−１４７６２５号
に記載の装置では、プラズマが見られず、アルミニウム
薄膜の付着力も小さかった。磁界発生装置６は、基板３
の表面近傍に、基板面に垂直な方向の磁力線が生ずるよ
うに配置したが、これはプラズマ中の電子が磁力線に添
って移動し、移動した電子に引かれてイオンも移動する
という性質を利用し、基板表面にイオンが効率的に照射
されるためである。しかし基板面に平行な成分の磁力線
のみの場合でも、イオンや他の活性種（励起原子や励起
分子など）の拡散の効果により、基板表面での蒸発原子
や分子の反応を促進することが可能であシ、付着力や、
薄膜の品質の告上にある程度の効果が見られた。
５号に記載の装置を用いて、酸化アルミニウム薄膜を形
成した場合、酸素ガスの活性化は十分性われたが、アル
ミニウム蒸発原子の活性化は十分に行われなかった。つ
捷り第１図の装置で、酸素ガスを導入せずアルミニウム
を蒸発させ、アルミニウム薄膜を形成した場合、磁界発
生装置の近傍でアルミニウムのプラズマが見られ、７０
℃に保持されたガラス基板上に付着力の優れたアルミニ
ウム薄膜が形成できたが、特願昭６０−１４７６２５号
に記載の装置では、プラズマが見られず、アルミニウム
薄膜の付着力も小さかった。磁界発生装置６は、基板３
の表面近傍に、基板面に垂直な方向の磁力線が生ずるよ
うに配置したが、これはプラズマ中の電子が磁力線に添
って移動し、移動した電子に引かれてイオンも移動する
という性質を利用し、基板表面にイオンが効率的に照射
されるためである。しかし基板面に平行な成分の磁力線
のみの場合でも、イオンや他の活性種（励起原子や励起
分子など）の拡散の効果により、基板表面での蒸発原子
や分子の反応を促進することが可能であシ、付着力や、
薄膜の品質の告上にある程度の効果が見られた。
蒸発源としては、抵抗加熱蒸発源以外に、電子ビーム加
熱蒸発源、あるいは第２図に示すように、ハロゲン化物
、水素化物、有機金属化合物などからなるガスを放出す
るガスソース１５も有効に用いることができた。
熱蒸発源、あるいは第２図に示すように、ハロゲン化物
、水素化物、有機金属化合物などからなるガスを放出す
るガスソース１５も有効に用いることができた。
第１図の装置の抵抗加熱蒸発源７を電子ビーム加熱蒸発
源に取り換えて、マンガン付活硫化亜鉛薄膜を形成した
。金属製容器の真空度を３Ｘ１０””Ｔｏｒｒ 、基
板温度を７０℃、マイクロ波電力を１５０Ｗ、堆積速度
を１５八／秒、蒸発ペレットを１原子係のマンガンを含
む硫化亜鉛焼結体として、厚さ３０００への薄膜を形成
した。この薄膜と、マイクロ波電力を印加しなかった場
合の層膜を比較したところ、マイクロ波電力を印加して
作成し７た薄膜の方が５０俤大きなホトルミネセンスが
待９へ。
源に取り換えて、マンガン付活硫化亜鉛薄膜を形成した
。金属製容器の真空度を３Ｘ１０””Ｔｏｒｒ 、基
板温度を７０℃、マイクロ波電力を１５０Ｗ、堆積速度
を１５八／秒、蒸発ペレットを１原子係のマンガンを含
む硫化亜鉛焼結体として、厚さ３０００への薄膜を形成
した。この薄膜と、マイクロ波電力を印加しなかった場
合の層膜を比較したところ、マイクロ波電力を印加して
作成し７た薄膜の方が５０俤大きなホトルミネセンスが
待９へ。
られた。また付着力も優れていることが判明した。
このように形成したマンガン付活硫化亜鉛薄膜を用いて
２重絶縁層形薄膜ＥＬ素子を形成したところ、マイクロ
波電力を印加せずに形成した素子と比較して１，５倍高
いＥＬ発光が得られた。
２重絶縁層形薄膜ＥＬ素子を形成したところ、マイクロ
波電力を印加せずに形成した素子と比較して１，５倍高
いＥＬ発光が得られた。
磁界発生装置として、希土類磁石を用いたが、電磁石を
用いても同様の効果が得られることはもちろんである。
用いても同様の効果が得られることはもちろんである。
しかし、電磁石で希土類磁石と同等の磁界強度を発生さ
せるには装置が大きくなシ、構成も若干複雑になるとい
う欠点がある。磁界発生部の中心での磁束密度は１５０
ガウス以上あれば、容易に蒸発粒子や、導入ガスをイオ
ン化することができた。
せるには装置が大きくなシ、構成も若干複雑になるとい
う欠点がある。磁界発生部の中心での磁束密度は１５０
ガウス以上あれば、容易に蒸発粒子や、導入ガスをイオ
ン化することができた。
以上の実施例では、酸化アルミニウム、アルミニウム、
硫化亜鉛薄膜について説明したが、その他の化合物薄膜
や金属薄膜についても同様の高品質薄膜が得られたこと
はもちろんである。
硫化亜鉛薄膜について説明したが、その他の化合物薄膜
や金属薄膜についても同様の高品質薄膜が得られたこと
はもちろんである。
発明の効果
本発明の装置によれば、付着力や品質が優れた酸化物、
窒化物、値化物などの化合物薄膜や、金１０ ｉ＼− 属、半導体などの薄膜を生産性よく作製することが可能
である。さらに装置の構造が屯純で操作し易く、低価格
であり実用的価値は高い。
窒化物、値化物などの化合物薄膜や、金１０ ｉ＼− 属、半導体などの薄膜を生産性よく作製することが可能
である。さらに装置の構造が屯純で操作し易く、低価格
であり実用的価値は高い。
第１図は本発明の一実施例における薄膜形成装置の断面
図、第２図は本発明の他の実施例における薄膜形成装置
の断面図である。 １・・・・・金属製容器、２・・・・・・基板保持具、
３・・・・・基板、４・・・・・・基板加熱ヒーター、
５・・・・磁界発生装置、６・・・・・・水冷ジャケッ
ト、７・・・・・抵抗加熱蒸発源、８・・・・・・シャ
ンク−１９・・・・・・マイクロ波導入窓、１０・・・
・・ガス導入口、１１・・・・・真空排気系、１２・・
・・・・電力計、１３・・・・・・発振器、１４・・・
導波Ｗ、１５・・・・・・ガスソース。
図、第２図は本発明の他の実施例における薄膜形成装置
の断面図である。 １・・・・・金属製容器、２・・・・・・基板保持具、
３・・・・・基板、４・・・・・・基板加熱ヒーター、
５・・・・磁界発生装置、６・・・・・・水冷ジャケッ
ト、７・・・・・抵抗加熱蒸発源、８・・・・・・シャ
ンク−１９・・・・・・マイクロ波導入窓、１０・・・
・・ガス導入口、１１・・・・・真空排気系、１２・・
・・・・電力計、１３・・・・・・発振器、１４・・・
導波Ｗ、１５・・・・・・ガスソース。
Claims (5)
- （１）真空排気系を有する金属製容器内に、蒸発源と、
基板保持具を備え、かつ前記金属製容器の壁面に設けた
マイクロ波導入窓と、前記金属製容器内に設けた磁界発
生装置とを備えてなる薄膜形成装置。 - （２）基板保持具に保持された基板の表面において、前
記基板面に垂直な方向の磁力線が生ずるように、磁界発
生装置が配置されていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の薄膜形成装置。 - （３）磁界発生装置が、蒸発源と基板との間に設けられ
、中空状の永久磁石、あるいは中空コイルからなる電磁
石で構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載の薄膜形成装置。 - （４）金属製容器に、少なくとも１個以上のガス導入口
を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の薄膜形成装置。 - （５）蒸発源が、抵抗加熱蒸発源、電子ビーム加熱蒸発
源、あるいは、ハロゲン化物、水素化物、有機金属化合
物などからなるガスを放出するガスソースであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の薄膜形成装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13227886A JPS62287072A (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13227886A JPS62287072A (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62287072A true JPS62287072A (ja) | 1987-12-12 |
Family
ID=15077542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13227886A Pending JPS62287072A (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62287072A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5302208A (en) * | 1992-02-08 | 1994-04-12 | Leybold Aktiengesellschaft | Vacuum coating installation |
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