JPS6311662A - 化合物薄膜形成装置 - Google Patents
化合物薄膜形成装置Info
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- JPS6311662A JPS6311662A JP15656686A JP15656686A JPS6311662A JP S6311662 A JPS6311662 A JP S6311662A JP 15656686 A JP15656686 A JP 15656686A JP 15656686 A JP15656686 A JP 15656686A JP S6311662 A JPS6311662 A JP S6311662A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (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】
〔産業上の利用分野〕
この発明はイオンを利用して良質な薄膜形成を行う薄膜
形成装置に関するものである。
形成装置に関するものである。
第２図は例えば特開昭６Ｏ−２８２９Ｂ８号公報に示さ
れた従来の化合物薄膜形成装置を示す概略構成図である
。
れた従来の化合物薄膜形成装置を示す概略構成図である
。
図において、（１１は真空槽、（２）はこの真空槽（１
）内に配置され１表間に化合物薄膜が蒸着される被蒸着
材としての基板、（３）は導電性材料からなりノズルゆ
を何する密閉型の蒸気発生源、６ηはこの蒸気発生源（
３）に設けられたノズル、（至）はこの蒸気発生源（３
１に充填され上記化合物薄膜を組成する蒸着材、（至）
は蒸着材（至）を加熱する蒸気発生源加熱フイラメン）
、 ＋４１は上記蒸着材（至）の蒸気を上記蒸気発生
源（３）のノズル６υから噴出させて形成したクラスタ
（塊状原子集団） 、 １５＋はこのクラスタ（４）に
放射電子を衝突させ、その一部イオン化するイオン化フ
ィラメント、（６１はこのイオン化フィラメントから電
子を引き出し、加速する電子引き出し電極、（〕）は上
記クラスタ１４１に上記イオン化フィラメント（５）か
ら放射した電子を衝突させ、その構成原子の１個だけを
イオン化したクラスタ・イオン、（８）はこのクラスタ
・イオン（７）？電界で加速し、運動エネルギを付与す
る卯速電極、（９）は上記蒸気発生源児熱フィラメント
Ｑで発生する熱を遮蔽する熱遮蔽板！、 Ｂ１ｏ＋は上
記イオン化フィラメント（５）で発生する熱を遮蔽する
熱遮蔽板ｎ、ａ５１は上記真空槽Ｉｌ＋を排気する真空
排気装置、α１１ｒｉ上記真空槽＋１１を所定の真空度
に自動的に保持するためのゲート・パルプ、−ハ上記化
合物薄膜を組成する分子状態の反応性ガス、２υはこの
反応性ガス圀の分子ライオン化し、ノズル層からイオン
・ビームとして噴出させるイオン・ビーム発生器で°あ
って、この従来装置では、高周波放電型のものを使用し
ている。Ｉ２２ハ上記イオン・ビーム発生器により、上
記反応性ガス嬢をイオン化したガス・イオン、！２３は
上記真空４１ｍの外に配置され、上記反応性ガス四を圧
縮充填したガス・ボンベ・１２４１はこのガス・ボンベ
の圧縮ガスを減圧するリーク・パルプ、（至）は上記反
応性ガス＠を上記被蒸着材（２）の表面に向けて噴出す
る噴出ノズル層を有するガス噴出器、額は主としてガス
ボンベのリークパルプ３嚇からなるガス供給手段である
。
）内に配置され１表間に化合物薄膜が蒸着される被蒸着
材としての基板、（３）は導電性材料からなりノズルゆ
を何する密閉型の蒸気発生源、６ηはこの蒸気発生源（
３）に設けられたノズル、（至）はこの蒸気発生源（３
１に充填され上記化合物薄膜を組成する蒸着材、（至）
は蒸着材（至）を加熱する蒸気発生源加熱フイラメン）
、 ＋４１は上記蒸着材（至）の蒸気を上記蒸気発生
源（３）のノズル６υから噴出させて形成したクラスタ
（塊状原子集団） 、 １５＋はこのクラスタ（４）に
放射電子を衝突させ、その一部イオン化するイオン化フ
ィラメント、（６１はこのイオン化フィラメントから電
子を引き出し、加速する電子引き出し電極、（〕）は上
記クラスタ１４１に上記イオン化フィラメント（５）か
ら放射した電子を衝突させ、その構成原子の１個だけを
イオン化したクラスタ・イオン、（８）はこのクラスタ
・イオン（７）？電界で加速し、運動エネルギを付与す
る卯速電極、（９）は上記蒸気発生源児熱フィラメント
Ｑで発生する熱を遮蔽する熱遮蔽板！、 Ｂ１ｏ＋は上
記イオン化フィラメント（５）で発生する熱を遮蔽する
熱遮蔽板ｎ、ａ５１は上記真空槽Ｉｌ＋を排気する真空
排気装置、α１１ｒｉ上記真空槽＋１１を所定の真空度
に自動的に保持するためのゲート・パルプ、−ハ上記化
合物薄膜を組成する分子状態の反応性ガス、２υはこの
反応性ガス圀の分子ライオン化し、ノズル層からイオン
・ビームとして噴出させるイオン・ビーム発生器で°あ
って、この従来装置では、高周波放電型のものを使用し
ている。Ｉ２２ハ上記イオン・ビーム発生器により、上
記反応性ガス嬢をイオン化したガス・イオン、！２３は
上記真空４１ｍの外に配置され、上記反応性ガス四を圧
縮充填したガス・ボンベ・１２４１はこのガス・ボンベ
の圧縮ガスを減圧するリーク・パルプ、（至）は上記反
応性ガス＠を上記被蒸着材（２）の表面に向けて噴出す
る噴出ノズル層を有するガス噴出器、額は主としてガス
ボンベのリークパルプ３嚇からなるガス供給手段である
。
従来の化合物薄膜の蒸着装＠は上記のように構成されて
おり、まず、真空排気装置（１５）により真空槽＋１１
の真空度が１０ Ｔｏｒｒ程度になるまで排気する。
おり、まず、真空排気装置（１５）により真空槽＋１１
の真空度が１０ Ｔｏｒｒ程度になるまで排気する。
その後、イオン・ビーム発生器Ｑυを作動させて１反応
性ガス囚が例えば、酸素の場合、そのガス・イオンいす
なわちＯ１十をガス噴出器（至）のノズル例から噴出さ
せて、基板（２）の表面に射突させる。一方、蒸気発生
源（３１内の蒸着材（至）の蒸気圧が数’ｒｏｒｒにな
る温度１例えば蒸着材気発生源（３）を卯熱し、蒸着材
（４１の蒸気を蒸気発生源（３１のノズルＣυから真空
槽＋１１内に噴出させる。
性ガス囚が例えば、酸素の場合、そのガス・イオンいす
なわちＯ１十をガス噴出器（至）のノズル例から噴出さ
せて、基板（２）の表面に射突させる。一方、蒸気発生
源（３１内の蒸着材（至）の蒸気圧が数’ｒｏｒｒにな
る温度１例えば蒸着材気発生源（３）を卯熱し、蒸着材
（４１の蒸気を蒸気発生源（３１のノズルＣυから真空
槽＋１１内に噴出させる。
噴出された蒸着材（至）の蒸気は蒸気発生源（３）のノ
ズル６υの近傍において、断熱膨張による過冷却のため
過飽和状態となって凝縮し、クラスタ（４］が形成され
る。次いて、このクラスタ（４１にイオン化フィラメン
ト（５）から放射され、電子引き出し一極（６）で加速
された電子を衝突させ、その一部をイオン化して、クラ
スタ・イオン（７）全形成する。このクラスタ・イオン
（７）全加速電極（８）の電界で加速して運動エネルギ
を付与し、イオン化しない中性のクラスタ（４１と共に
基板（２）の表面に射突させる。基板（２）の表面では
、蒸着材（２）の蒸気クラスタ（４）及びクラスタ・イ
オン（７１と反応性ガス翰及びガス・イオン（社）との
化学反応が進行し９例えば、蒸着材（２）がアルミニウ
ムで。
ズル６υの近傍において、断熱膨張による過冷却のため
過飽和状態となって凝縮し、クラスタ（４］が形成され
る。次いて、このクラスタ（４１にイオン化フィラメン
ト（５）から放射され、電子引き出し一極（６）で加速
された電子を衝突させ、その一部をイオン化して、クラ
スタ・イオン（７）全形成する。このクラスタ・イオン
（７）全加速電極（８）の電界で加速して運動エネルギ
を付与し、イオン化しない中性のクラスタ（４１と共に
基板（２）の表面に射突させる。基板（２）の表面では
、蒸着材（２）の蒸気クラスタ（４）及びクラスタ・イ
オン（７１と反応性ガス翰及びガス・イオン（社）との
化学反応が進行し９例えば、蒸着材（２）がアルミニウ
ムで。
反応性ガス囚が酸素の場合、基板１２＋の表面には化合
物である酸化アルミニウムＡ１．０□の薄膜が形成され
る。
物である酸化アルミニウムＡ１．０□の薄膜が形成され
る。
上記のような従来の化合物薄膜の形成装置では、イオン
ビーム発生器ｗｎで反応性ガス＠全イオン化するが、ガ
ス噴出器−因の反応性ガス翰の圧力が低いため、平均自
由行程が大きく１反応性ガス園の分子と電子との衝突確
率が低くてイオン化が困難である。従って、真空槽Ｉｌ
ｌ内には反応性ガス（至）の大部分が分子の状態で噴出
して活性度が低く、基板（２）の表面に化合物７ｖ膜が
蒸着しにくいとｈう問題点があった。
ビーム発生器ｗｎで反応性ガス＠全イオン化するが、ガ
ス噴出器−因の反応性ガス翰の圧力が低いため、平均自
由行程が大きく１反応性ガス園の分子と電子との衝突確
率が低くてイオン化が困難である。従って、真空槽Ｉｌ
ｌ内には反応性ガス（至）の大部分が分子の状態で噴出
して活性度が低く、基板（２）の表面に化合物７ｖ膜が
蒸着しにくいとｈう問題点があった。
この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、基板の表面に能率よく、安定して質のよい化合物薄
膜を蒸着することができる形成装置を得ることを目的と
する。
で、基板の表面に能率よく、安定して質のよい化合物薄
膜を蒸着することができる形成装置を得ることを目的と
する。
この発明に係る形成装置に、真空槽内において、基板表
面に射突する蒸気もしくにクラスタを発生する蒸気発生
器と、上記基板表面に向けて反応性ガスを噴射するガス
噴射ノズルとこの噴射した反応性ガス中でグロー放電を
生じさせ反応性ガスを励起、解離もしくはイオン化し。
面に射突する蒸気もしくにクラスタを発生する蒸気発生
器と、上記基板表面に向けて反応性ガスを噴射するガス
噴射ノズルとこの噴射した反応性ガス中でグロー放電を
生じさせ反応性ガスを励起、解離もしくはイオン化し。
上記蒸気もしくはクラスタと反応させる化合物を形成す
ると共に、加速電極を設けて、基板へのイオンの衝突運
動エネルギーを制御できるようにしたものである。
ると共に、加速電極を設けて、基板へのイオンの衝突運
動エネルギーを制御できるようにしたものである。
この発明において、基板表面に蒸着すべき化合物を組成
する蒸気およびクラスタと上記化合物を組成する元素を
有する反応性ガスは、グロー放電中できわめて活性度の
高い状態で基板表面に向けて射突するので、化学反応が
効率よく行われ、またイオンの運動エネルギー金コント
ロールできるので高性能の化合物薄膜が形成できる。
する蒸気およびクラスタと上記化合物を組成する元素を
有する反応性ガスは、グロー放電中できわめて活性度の
高い状態で基板表面に向けて射突するので、化学反応が
効率よく行われ、またイオンの運動エネルギー金コント
ロールできるので高性能の化合物薄膜が形成できる。
以下、この発明の一実施例を図面によって説明する。
第１図は本発明に従って構成した化合物薄膜形成装置の
実施例であり、 ＋ｌ＋ないしｆｌｏｌ 、 １〜．α
υ、側、・ツないし２７１は従来装置と同様なので説明
は省略する。
実施例であり、 ＋ｌ＋ないしｆｌｏｌ 、 １〜．α
υ、側、・ツないし２７１は従来装置と同様なので説明
は省略する。
圀および石１はガスイオン加速する加速電極Ｉ。
■、′６１１はガスイオンをつくる部分の圧力が真空１
％１１１１内より高くなるように設けられたシールド、
（ａＯＯ）はグロー放電形成手段、 （ｔｉｌｌ）は
噴射ノズル頌の噴射出口の近傍に設けられたタングステ
ンワイヤ、 （６０２） ｆｌタングステンワイヤ（６
ｏｘ）２フイラメン） 、６１１９に対して正の電位に
保つ第１の直流電源、 （４１０８）はフィラメント６
４を加熱する交流電源、 （６Ｌ１４）は加速電極Ｉお
よび■圃、 ｒ４に電圧を印加する第２の直流電源、Ｑ
は反応性ガス中で生じるグロー放電領域である。
％１１１１内より高くなるように設けられたシールド、
（ａＯＯ）はグロー放電形成手段、 （ｔｉｌｌ）は
噴射ノズル頌の噴射出口の近傍に設けられたタングステ
ンワイヤ、 （６０２） ｆｌタングステンワイヤ（６
ｏｘ）２フイラメン） 、６１１９に対して正の電位に
保つ第１の直流電源、 （４１０８）はフィラメント６
４を加熱する交流電源、 （６Ｌ１４）は加速電極Ｉお
よび■圃、 ｒ４に電圧を印加する第２の直流電源、Ｑ
は反応性ガス中で生じるグロー放電領域である。
次にこの装置の作用について説明する。
真空排気装置ｔ＋ｍによって高真空に保たれた真空槽１
１）内に、ガスボンベｄと真空槽ＩＩ＋との間に設けら
れているリークパルプ副を調整することにより流量が調
節された反応性ガスたとえば酸素を噴射ノズル竣より導
入し、真空槽ｉｌｌ内のガス圧ｉ １０ 〜１ＯＴｏｒ
ｒ程度になるように調整する。一方交流電源（ａＯＳ）
によシｇｏｏｏ℃程度に加熱されたフィラメント州から
、噴射ノズルμｓの下流に配設されているタングステン
ワイヤもしくはメツシュ（［１１）に電子ビームが放出
されるように第１の直流電源（６０ｇ）によってｌθ〜
１００Ｖ程度の電圧２印２）ＯＬ、１〜５Ａ程度の電子
を放出させ反応性ガス中にグロー放電＠を誘発させる。
１）内に、ガスボンベｄと真空槽ＩＩ＋との間に設けら
れているリークパルプ副を調整することにより流量が調
節された反応性ガスたとえば酸素を噴射ノズル竣より導
入し、真空槽ｉｌｌ内のガス圧ｉ １０ 〜１ＯＴｏｒ
ｒ程度になるように調整する。一方交流電源（ａＯＳ）
によシｇｏｏｏ℃程度に加熱されたフィラメント州から
、噴射ノズルμｓの下流に配設されているタングステン
ワイヤもしくはメツシュ（［１１）に電子ビームが放出
されるように第１の直流電源（６０ｇ）によってｌθ〜
１００Ｖ程度の電圧２印２）ＯＬ、１〜５Ａ程度の電子
を放出させ反応性ガス中にグロー放電＠を誘発させる。
またタングステンワイヤ（６０１）は、電子ビームによ
って加熱されるため、このワイヤ（８０１）ｉ通過する
反応性ガス翰を活性化する効果を有する。
って加熱されるため、このワイヤ（８０１）ｉ通過する
反応性ガス翰を活性化する効果を有する。
加熱されたタングステンワイヤ（６０１）および前述の
グロー放電によって反応性ガスである酸木
木 素Ｈ，Ｏ，−０２ｅ Ｏ１→ｏ十ｏ 、 ＯＨ→Ｏ十
Ｏなどのイオン化９励起、もしくは解離されて、非常に
活性化された状態となる。
グロー放電によって反応性ガスである酸木
木 素Ｈ，Ｏ，−０２ｅ Ｏ１→ｏ十ｏ 、 ＯＨ→Ｏ十
Ｏなどのイオン化９励起、もしくは解離されて、非常に
活性化された状態となる。
一方るつぼ（３１するつぼ加熱フィラメント（至）によ
って加熱して基板（２）に向けてたとえばアルミニウム
の蒸気もしくはクラスタ（４）全噴出させると、基板上
もしくはグロー放電域口でｇＡｊ十〇雪−Ａ４．Ｏｓの
反応が進行し化合物薄膜が形成される。
って加熱して基板（２）に向けてたとえばアルミニウム
の蒸気もしくはクラスタ（４）全噴出させると、基板上
もしくはグロー放電域口でｇＡｊ十〇雪−Ａ４．Ｏｓの
反応が進行し化合物薄膜が形成される。
一方、加速電極例および６１間に停２の直流電源（６０
４）によって数ｗ程度の電圧を印加すると。
４）によって数ｗ程度の電圧を印加すると。
上述のイオン（グロー放電によって生成される酸素イオ
ン、もしくは化合物イオン）は、加速されて基板（２）
に到達するため、このときの加速電圧を変えることによ
って、基板（２）に入射する酸素イオンもしくは化合物
（アルミナ）イオンの運動エネルギーをコントロールす
ることが可能であり、これより、基板（２）上に形成さ
れる化合物薄膜の結晶性（単結晶、多結晶、アモルファ
ス）をコントロールすることができる。
ン、もしくは化合物イオン）は、加速されて基板（２）
に到達するため、このときの加速電圧を変えることによ
って、基板（２）に入射する酸素イオンもしくは化合物
（アルミナ）イオンの運動エネルギーをコントロールす
ることが可能であり、これより、基板（２）上に形成さ
れる化合物薄膜の結晶性（単結晶、多結晶、アモルファ
ス）をコントロールすることができる。
尚、上記実施例では、酸素ガスのグロー放電中に、アル
ミニラムラ蒸発させてアルミナ（酸化アルミニウム）を
形成する場合について説明したが１反応性ガスとして０
）Ｉ４．蒸着物質としてシリコン日１を用いる組み合せ
においてセラミックの一種であるａｌｃ”（形成する場
合など１幅広い応用が考えられる。
ミニラムラ蒸発させてアルミナ（酸化アルミニウム）を
形成する場合について説明したが１反応性ガスとして０
）Ｉ４．蒸着物質としてシリコン日１を用いる組み合せ
においてセラミックの一種であるａｌｃ”（形成する場
合など１幅広い応用が考えられる。
又、上記実施例ではクラスタ（４）ｉ−イオン化ｆるイ
オン化フィラメント１５１ ＋ ’４子引き出し電極（
６）、クラスタイオンｔ７＋ ’ｋ ｍ速する頒速フイ
ラメント（８）を用いたものを示したが、基板（２）と
蒸気発生源（３）の距離があまり離れてなくノズルＣ（
ηが基板＋２）の方向を回いていれば上記イオン化フィ
ラメント＋６１．電子引き出し電極（６）、加速フィラ
メント（８）は必ずしも必要としない。
オン化フィラメント１５１ ＋ ’４子引き出し電極（
６）、クラスタイオンｔ７＋ ’ｋ ｍ速する頒速フイ
ラメント（８）を用いたものを示したが、基板（２）と
蒸気発生源（３）の距離があまり離れてなくノズルＣ（
ηが基板＋２）の方向を回いていれば上記イオン化フィ
ラメント＋６１．電子引き出し電極（６）、加速フィラ
メント（８）は必ずしも必要としない。
以上のようにこの発明によれば噴射ノズルから噴射した
ガスに電子ビームを照射してグロー放電を引き起こすよ
うにした為反応性ガスを効率よく解離出来加速電圧を変
えることによって高い蒸着速度が得られるばかりでなく
、化合物の結晶性を制御出来るという効果がある。
ガスに電子ビームを照射してグロー放電を引き起こすよ
うにした為反応性ガスを効率よく解離出来加速電圧を変
えることによって高い蒸着速度が得られるばかりでなく
、化合物の結晶性を制御出来るという効果がある。
第１図はこの発明の１実施例による化合物薄膜形１２）
ｔ装置、装置図第２来の化合物薄膜形成装置を示した概
略Ｉｓ収図である。 供給手段、 （ａＯＯ）はグロー放電手段、側はフィラ
メント、細および℃１はＷ速電極！及びｎ 、（ａｏｌ
）はタングステンワイヤである。 図において同一符号は同−又は泪当部分を示すＯ
ｔ装置、装置図第２来の化合物薄膜形成装置を示した概
略Ｉｓ収図である。 供給手段、 （ａＯＯ）はグロー放電手段、側はフィラ
メント、細および℃１はＷ速電極！及びｎ 、（ａｏｌ
）はタングステンワイヤである。 図において同一符号は同−又は泪当部分を示すＯ
Claims (2)
- （１）所定の真空度に保持された真空槽、蒸着材の蒸気
を上記真空槽内に設けられ基板面に向けて噴出し上記蒸
着材のクラスタを発生する蒸気発生源、反応性ガスを供
給する供給手段、上記反応性ガスにグロー放電を起させ
上記反応性ガスをイオン化するグロー放電形成手段、お
よび上記グロー放電でイオン化された上記反応性ガスを
加速電極に加える電圧によつて制御することを特徴とす
る化合物薄膜形成装置。 - （２）反応性ガスの噴射通路内にタングステンワイヤを
配設し、上記反応性ガスの上記噴射通路に沿つて設けら
れたフィラメントとこのフィラメントに交流電流を供給
し所定の温度に加熱し、上記タングステンワイヤと上記
フィラメントとの間に所定のバイアス電圧を供給し、所
定の電子放出を生じさせるようにしたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の化合物薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15656686A JPS6311662A (ja) | 1986-07-02 | 1986-07-02 | 化合物薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15656686A JPS6311662A (ja) | 1986-07-02 | 1986-07-02 | 化合物薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6311662A true JPS6311662A (ja) | 1988-01-19 |
Family
ID=15630582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15656686A Pending JPS6311662A (ja) | 1986-07-02 | 1986-07-02 | 化合物薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6311662A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05171425A (ja) * | 1991-12-24 | 1993-07-09 | Mitsubishi Electric Corp | 化合物薄膜形成装置及び化合物薄膜の形成方法 |
| US5582879A (en) * | 1993-11-08 | 1996-12-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Cluster beam deposition method for manufacturing thin film |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60262963A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | 化合物薄膜蒸着装置 |
-
1986
- 1986-07-02 JP JP15656686A patent/JPS6311662A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60262963A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | 化合物薄膜蒸着装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05171425A (ja) * | 1991-12-24 | 1993-07-09 | Mitsubishi Electric Corp | 化合物薄膜形成装置及び化合物薄膜の形成方法 |
| US5582879A (en) * | 1993-11-08 | 1996-12-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Cluster beam deposition method for manufacturing thin film |
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