JPS63213338A - 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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- JPS63213338A JPS63213338A JP4584287A JP4584287A JPS63213338A JP S63213338 A JPS63213338 A JP S63213338A JP 4584287 A JP4584287 A JP 4584287A JP 4584287 A JP4584287 A JP 4584287A JP S63213338 A JPS63213338 A JP S63213338A
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Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、イオン及びプラズマを用いて金属蒸気と反
応性ガスとの化合物薄膜を製造する化合物薄膜形成装置
に関するものである。
応性ガスとの化合物薄膜を製造する化合物薄膜形成装置
に関するものである。
第３図は例えば特開昭６０−２６２９６３号公報に示さ
れた従来の化合物薄膜形成装置を示す断面図であり、図
において、１６は反応性ガスのイオンビーム発生装置、
１８は反応性ガスのイオン、１９はイオンビームを集束
する静電１／ンズ系、２０はイオンビームを偏向する電
極である。
れた従来の化合物薄膜形成装置を示す断面図であり、図
において、１６は反応性ガスのイオンビーム発生装置、
１８は反応性ガスのイオン、１９はイオンビームを集束
する静電１／ンズ系、２０はイオンビームを偏向する電
極である。
次に動作について説明する。真空排気装置１により真空
容器１０内が１０−６ Ｔｏｒｒ台の真空度になるまで
排気した後、イオンビーム発生装置１６を作動させて反
応性ガスのイオンエ８を基板９に衝突させる。一方、真
空容器１０内に置かれたるつぼ４から噴射される蒸着物
質１１のクラスタ状の蒸気に、イオン化用フィラメント
６より出た電子を照射することによりこれを一部イオン
化し、このイオン化したクラスタ状の蒸気１３と中性の
クラスタ状の蒸気１４を基板９上へ衝突させる。すると
、上記イオン１８と蒸着物質１１のイオン化したクラス
タ状の蒸気１３及び中性のクラスタ状の蒸気１４とが反
応して、基板９上に化合物薄膜が形成される。
容器１０内が１０−６ Ｔｏｒｒ台の真空度になるまで
排気した後、イオンビーム発生装置１６を作動させて反
応性ガスのイオンエ８を基板９に衝突させる。一方、真
空容器１０内に置かれたるつぼ４から噴射される蒸着物
質１１のクラスタ状の蒸気に、イオン化用フィラメント
６より出た電子を照射することによりこれを一部イオン
化し、このイオン化したクラスタ状の蒸気１３と中性の
クラスタ状の蒸気１４を基板９上へ衝突させる。すると
、上記イオン１８と蒸着物質１１のイオン化したクラス
タ状の蒸気１３及び中性のクラスタ状の蒸気１４とが反
応して、基板９上に化合物薄膜が形成される。
従来の化合物薄膜形成装置は以上のように構成されてい
るので、絶縁体の基板ないしは絶縁薄膜で覆われた基板
を用いる場合や絶縁体の化合物薄膜を形成する場合に、
イオンの照射により帯電が生じやすく、場合によっては
基板の帯電分布に基づいた膜質のむらが生じたり、基板
上の絶縁薄膜及び形成された絶縁体の化合物薄膜が薄膜
形成中に電気的特性の劣化ないしは絶縁破壊を起こして
しまったりし、またイオン照射による基板の照射損傷が
生じるなどの問題点があった。
るので、絶縁体の基板ないしは絶縁薄膜で覆われた基板
を用いる場合や絶縁体の化合物薄膜を形成する場合に、
イオンの照射により帯電が生じやすく、場合によっては
基板の帯電分布に基づいた膜質のむらが生じたり、基板
上の絶縁薄膜及び形成された絶縁体の化合物薄膜が薄膜
形成中に電気的特性の劣化ないしは絶縁破壊を起こして
しまったりし、またイオン照射による基板の照射損傷が
生じるなどの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、帯電を生じることがなく、かつ基板にイオン
による照射損傷を与えることなく。
たもので、帯電を生じることがなく、かつ基板にイオン
による照射損傷を与えることなく。
化合物薄膜を形成できる化合物薄膜形成装置を得ること
を目的とする。
を目的とする。
この発明に係る化合物薄膜形成装置は、プラズマを生成
して反応性ガスを励起し活性化させるための放電部と、
活性化された電気的に中性の反応性ガスを基板に向けて
噴射するためのオリフィスとを設けたものである。
して反応性ガスを励起し活性化させるための放電部と、
活性化された電気的に中性の反応性ガスを基板に向けて
噴射するためのオリフィスとを設けたものである。
この発明においては、放電により反応性ガスのプラズマ
を生成し、放電部内と真空容器内の圧力差を用いてオリ
フィス示ら基板に向けてプラズマ中の電気的に中性の活
性化された反応性ガスを噴出させることにより、高いエ
ネルギーを持つイオンの照射を抑制でき、絶縁体の基板
または絶縁薄膜で覆われた基板の帯電を防止できる。
を生成し、放電部内と真空容器内の圧力差を用いてオリ
フィス示ら基板に向けてプラズマ中の電気的に中性の活
性化された反応性ガスを噴出させることにより、高いエ
ネルギーを持つイオンの照射を抑制でき、絶縁体の基板
または絶縁薄膜で覆われた基板の帯電を防止できる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、２１は高周波放電によるプラズマを生成さ
せるためのパイレックスガラスまたは石英ガラス等の絶
縁物で作られた放電容器、２２は真空容器１０と放電容
器２１を継ぐためのオリフィス、２３は放電容器２１内
に高周波放電を起こすための接地電極、２４は放電容器
２１内に高周波放電を起こすために高周波電圧を印加す
るための高周波電極、２５は放電容器２１内に生成した
プラズマを集束させてプラズマ密度を上げるとともに放
電容器２１の内壁とプラズマとの作用を低減させるため
の磁場発生部、２６はプラズマの生成した放電容器２１
内からオリフィス２２を通って噴出された電気的に中性
の活性化反応性ガスである。また、２７は放電容器２１
．接地電極２３．高周波電極２４．磁場発生部２５から
構成された高周波放電部である。
図において、２１は高周波放電によるプラズマを生成さ
せるためのパイレックスガラスまたは石英ガラス等の絶
縁物で作られた放電容器、２２は真空容器１０と放電容
器２１を継ぐためのオリフィス、２３は放電容器２１内
に高周波放電を起こすための接地電極、２４は放電容器
２１内に高周波放電を起こすために高周波電圧を印加す
るための高周波電極、２５は放電容器２１内に生成した
プラズマを集束させてプラズマ密度を上げるとともに放
電容器２１の内壁とプラズマとの作用を低減させるため
の磁場発生部、２６はプラズマの生成した放電容器２１
内からオリフィス２２を通って噴出された電気的に中性
の活性化反応性ガスである。また、２７は放電容器２１
．接地電極２３．高周波電極２４．磁場発生部２５から
構成された高周波放電部である。
次に動作について説明する。例えば５ｉ０２で覆われた
Ｓｔ基板９上に、例えばＡｌ２Ｏ３薄膜を形成する場合
について説明する。まず、蒸着物質であるＡ１１ｌをる
つぼ４に充愼し、真空排気装置１により真空容器１０内
を１０−６ Ｔｏｒｒ程度の真空度にする。次いで、る
つぼ加熱用フィラメント５からの輻射熱またはこのフィ
ラメント５から放出される熱電子による電子衝撃によっ
て、るっぽ４内のＡ１１ｌを加熱し蒸発させる。るっぽ
４内のＡ１１ｌの蒸気圧が０．１〜１０ Ｔｏｒｒ程度
になる温度（１５００℃）に昇温すると、ノズル孔４０
から噴出したＡＩＭ気は、るつぼ４内と真空容器１０内
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
原子がゆるく結合した塊状原子集団となる。このクラス
タ状のＡ１蒸気をイオン化フィラメント６より出た電子
を照射することにより一部イオン化し、イオン化したク
ラスタ状の蒸気１３と中性のクラスタ状の蒸気１４を５
ｉ０２で覆われたＳｉ基板９上に衝突させる。この時、
ＡＩ環原子数に比べてイオンの電荷量は極めて少なく、
かつ、クラスタイオンは多数の原子が集まって一価の電
荷を保有しているので、高電圧で加速しても一個の原子
の持つ実効的な運動エネルギーは照射損傷を引き起こす
ほど大きくはない。
Ｓｔ基板９上に、例えばＡｌ２Ｏ３薄膜を形成する場合
について説明する。まず、蒸着物質であるＡ１１ｌをる
つぼ４に充愼し、真空排気装置１により真空容器１０内
を１０−６ Ｔｏｒｒ程度の真空度にする。次いで、る
つぼ加熱用フィラメント５からの輻射熱またはこのフィ
ラメント５から放出される熱電子による電子衝撃によっ
て、るっぽ４内のＡ１１ｌを加熱し蒸発させる。るっぽ
４内のＡ１１ｌの蒸気圧が０．１〜１０ Ｔｏｒｒ程度
になる温度（１５００℃）に昇温すると、ノズル孔４０
から噴出したＡＩＭ気は、るつぼ４内と真空容器１０内
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
原子がゆるく結合した塊状原子集団となる。このクラス
タ状のＡ１蒸気をイオン化フィラメント６より出た電子
を照射することにより一部イオン化し、イオン化したク
ラスタ状の蒸気１３と中性のクラスタ状の蒸気１４を５
ｉ０２で覆われたＳｉ基板９上に衝突させる。この時、
ＡＩ環原子数に比べてイオンの電荷量は極めて少なく、
かつ、クラスタイオンは多数の原子が集まって一価の電
荷を保有しているので、高電圧で加速しても一個の原子
の持つ実効的な運動エネルギーは照射損傷を引き起こす
ほど大きくはない。
一方、放電容器２１に反応性ガス容器２よりパルプ３を
通して、反応性ガス例えばこの場合は酸素ガスを１０−
１〜１０−３ Ｔｏｒｒの真空度になるように導入し、
高周波電極２４に高周波電圧を印加すると、放電容器２
１内において高周波放電が生じ酸素プラズマが生成され
る。そして、真空容器１０内と放電容器２１内の圧力差
により、酸素プラズマにより活性化された中性の酸素ガ
ス２６は、オリフィス２２を通って基板９の方向に噴射
される。この際、真空容器１０内の圧力を１０−４〜Ｉ
Ｑ−ｅ Ｔｏｒｒの範囲に保って放電容器２１内の高周
波放電を起こすことは、オリフィス２２の寸法及び真空
排気装置１の排気速度を選択することにより容易に実現
できる。真空容器１０内の圧力を１０−４〜１０−６
Ｔｏｒｒに保つと、中性の活性化酸素ガス２６は真空容
器１０内のガス分子とほとんど衝突することなく基板９
に到達し、極めて効率的にＡｌ２Ｏ３薄膜の材料として
供給される。
通して、反応性ガス例えばこの場合は酸素ガスを１０−
１〜１０−３ Ｔｏｒｒの真空度になるように導入し、
高周波電極２４に高周波電圧を印加すると、放電容器２
１内において高周波放電が生じ酸素プラズマが生成され
る。そして、真空容器１０内と放電容器２１内の圧力差
により、酸素プラズマにより活性化された中性の酸素ガ
ス２６は、オリフィス２２を通って基板９の方向に噴射
される。この際、真空容器１０内の圧力を１０−４〜Ｉ
Ｑ−ｅ Ｔｏｒｒの範囲に保って放電容器２１内の高周
波放電を起こすことは、オリフィス２２の寸法及び真空
排気装置１の排気速度を選択することにより容易に実現
できる。真空容器１０内の圧力を１０−４〜１０−６
Ｔｏｒｒに保つと、中性の活性化酸素ガス２６は真空容
器１０内のガス分子とほとんど衝突することなく基板９
に到達し、極めて効率的にＡｌ２Ｏ３薄膜の材料として
供給される。
このようにして、５ｉｎ２で覆われたＳｉ基４反９上に
、イオン化したクラスタ状のＡｌ蒸気１３と中性のクラ
スタ状のＡｌ蒸気１４、及び中性の活性化酸素ガス２６
を衝突させて、Ａｌ２Ｏ３薄。
、イオン化したクラスタ状のＡｌ蒸気１３と中性のクラ
スタ状のＡｌ蒸気１４、及び中性の活性化酸素ガス２６
を衝突させて、Ａｌ２Ｏ３薄。
膜を形成するので、基板９の帯電に起因した膜質のむら
の発生や、Ｓｉ基板９を覆う５ｉｏ２の絶縁破壊ないし
は電気的特性の劣化、形成されたＡｌ２Ｏ３薄膜の帯電
に起因した電気特性の劣化、または高いエネルギーを持
ったイオン照射によるＳｉ基板９の照射損傷等の問題を
生じることなしに、絶縁薄膜である５ｉ０２で覆われた
Ｓｉ基板９上に、絶縁体の化合物薄膜であるＡｌ２Ｏ３
薄膜を形成できる。また、この装置は、クラスタイオン
を用いる薄膜形成技術の持つ他の特長を損なうものでは
ない。
の発生や、Ｓｉ基板９を覆う５ｉｏ２の絶縁破壊ないし
は電気的特性の劣化、形成されたＡｌ２Ｏ３薄膜の帯電
に起因した電気特性の劣化、または高いエネルギーを持
ったイオン照射によるＳｉ基板９の照射損傷等の問題を
生じることなしに、絶縁薄膜である５ｉ０２で覆われた
Ｓｉ基板９上に、絶縁体の化合物薄膜であるＡｌ２Ｏ３
薄膜を形成できる。また、この装置は、クラスタイオン
を用いる薄膜形成技術の持つ他の特長を損なうものでは
ない。
なお、上記実施例では活性化された電気的に中性の反応
性ガスのみを用いる場合について示したが、第２図に示
すように、高周波放電部２７とオリフィス２２に加えて
ガスイオン加速電極２８を設けて、高周波放電部２７の
プラズマから基板９における帯電に起因した問題を生じ
ない範囲の少量のイオン２９を引き出し加速して、これ
を合せて用いるようにしてもよい。
性ガスのみを用いる場合について示したが、第２図に示
すように、高周波放電部２７とオリフィス２２に加えて
ガスイオン加速電極２８を設けて、高周波放電部２７の
プラズマから基板９における帯電に起因した問題を生じ
ない範囲の少量のイオン２９を引き出し加速して、これ
を合せて用いるようにしてもよい。
また、上記実施例では反応性プラズマを生成するために
高周波放電を用いたが、これはマイクロ波放電を用いて
もよい。
高周波放電を用いたが、これはマイクロ波放電を用いて
もよい。
さらに、上記実施例では反応性ガスとして酸素ガスを用
いた場合を示したが、いうまでもなく、これはＮ２．Ｎ
Ｈ３，ヒドラジン蒸気、Ｎ２．エチレン等の反応性ガス
を用いる場合であってもよく、上記実施例と同様の効果
を奏する。また、Ａ１蒸気に関しても、他の材料の蒸気
を用いても同様の効果を奏することはいうまでもない。
いた場合を示したが、いうまでもなく、これはＮ２．Ｎ
Ｈ３，ヒドラジン蒸気、Ｎ２．エチレン等の反応性ガス
を用いる場合であってもよく、上記実施例と同様の効果
を奏する。また、Ａ１蒸気に関しても、他の材料の蒸気
を用いても同様の効果を奏することはいうまでもない。
以上のように、この発明に係る化合物薄膜形成装置によ
れば、反応性ガスを励起し活性化させるための放電部と
、電気的に中性の活性化ガスを基板に向けて噴射するた
めのオリフィスとを設けたので、基板の帯電による膜質
のむらや基板上の絶縁薄膜または形成された絶縁体の化
合物薄膜の電気的特性の劣化、絶縁破壊を防止でき、ま
た、イオン照射による基板の照射損傷の発生を防止でき
る。
れば、反応性ガスを励起し活性化させるための放電部と
、電気的に中性の活性化ガスを基板に向けて噴射するた
めのオリフィスとを設けたので、基板の帯電による膜質
のむらや基板上の絶縁薄膜または形成された絶縁体の化
合物薄膜の電気的特性の劣化、絶縁破壊を防止でき、ま
た、イオン照射による基板の照射損傷の発生を防止でき
る。
第１図はこの発明の一実施例による化合物薄膜形成装置
を模式的に示す概略構成図、第２図はこの発明の他の実
施例による化合物薄膜形成装置を模式的に示す概略構成
図、第３図は従来の化合物薄膜形成装置を模式的に示す
概略構成図である。 ２−・反応性ガス容器、９一基板、１〇−真空容器、１
１−・蒸着物質、１３−イオン化クラスタ、１４−中性
クラスタ、２２−オリフィス、２６−・中性活性化反応
性ガス、２７−高周波放電部、２８・・−・加速電極、
２９−・−ガスイオン。 なお、図中同一符号は、同−又は相当部分を示す。
を模式的に示す概略構成図、第２図はこの発明の他の実
施例による化合物薄膜形成装置を模式的に示す概略構成
図、第３図は従来の化合物薄膜形成装置を模式的に示す
概略構成図である。 ２−・反応性ガス容器、９一基板、１〇−真空容器、１
１−・蒸着物質、１３−イオン化クラスタ、１４−中性
クラスタ、２２−オリフィス、２６−・中性活性化反応
性ガス、２７−高周波放電部、２８・・−・加速電極、
２９−・−ガスイオン。 なお、図中同一符号は、同−又は相当部分を示す。
Claims (6)
- （１）真空容器内で、金属を蒸気化して該金属蒸気の一
部をイオン化し加速して基板に照射し、該基板付近に反
応性ガスを供給し、上記金属蒸気と上記反応性ガスとの
反応生成物を上記基板に堆積させる化合物薄膜形成装置
において、 放電によりプラズマを生成して上記反応性ガスを励起し
活性化させるための放電部と、該活性化された電気的に
中性の反応性ガスを上記基板に向けて噴射するためのオ
リフィスとを備えたことを特徴とする化合物薄膜形成装
置。 - （２）上記放電部のプラズマから少量のイオンを引き出
し加速するためのガスイオン加速電極を備えたことを特
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。 - （３）上記放電は高周波放電であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項または第２項記載の化合物薄膜形成
装置。 - （４）上記放電はマイクロ波放電であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項または第２項記載の化合物薄膜
形成装置。 - （５）上記反応性ガスは酸素ガスであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載
の化合物薄膜形成装置。 - （６）上記金属はアルミニウムであることを特徴とする
特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の
化合物薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4584287A JPS63213338A (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 化合物薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4584287A JPS63213338A (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 化合物薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63213338A true JPS63213338A (ja) | 1988-09-06 |
Family
ID=12730473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4584287A Pending JPS63213338A (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 化合物薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63213338A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02102533A (ja) * | 1988-10-12 | 1990-04-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1987
- 1987-02-27 JP JP4584287A patent/JPS63213338A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02102533A (ja) * | 1988-10-12 | 1990-04-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
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