JPS63216958A - 化合物薄膜作成装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、化合物薄膜作成装置、特に部分的にイオン
化された蒸着物質の蒸気と反応性ガスとを基板付近で反
応させて化合物薄膜を作成するイオンビーム蒸着装置の
ような化合物薄膜作成装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は、例えば特願昭６１−２２８３４５号に示され
た従来の化合物薄膜作成装置を模式的に示す概略構成図
であシ、図において（１）は所定の真空度に保持された
真空槽、（２）はこの真空槽（１）内の排気を行なうた
めの排気通路、（３）はこの排気通路（２）と真空排気
装置（図示しない）の間に接続された真空バルブである
。（４）はカーボンあるいは高融点金属〔例えば、タン
タル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリプデｙ（Ｍｏ
）Ｅ等で造られた密閉形ルツボ、（４ａ）はこの密閉形
ルツボ（４）ノ上部に設けられた直径１１〜２１１１の
ノズル穴であるルツボノズル、（５）は密閉形ルツボ（
４）中に充填され、後述する基板に蒸着される蒸着物質
例えばケイ素（Ｓｉ）、（６）は密閉形ルツボ（４）に
熱電子を照射して加熱を行なう加熱手段例えばボンバー
ド用フィラメント、（７）はこのボンバード用フィラメ
ント（６）からの輻射熱を遮断する熱シールド板、（８
）は密閉形ルツボ（４）、ボンバード用フィラメ７　ト
（６）および熱シールド板（７）から構成され、蒸着物
質（５）の蒸気を真空槽（り内に噴出させてクラスタを
生成する蒸気発生源である。

（９）は２０００℃以上に熱せられ、上述したクラスタ
をイオン化するのに用いられる熱電子、（ｌＯ）はこの
熱電子（９）を放出するイオン化用フィラメント、（１
１）はこのイオン化用フィラメン）　（１０）から放出
された熱電子（９）を加速する電子引き出し電極、（１
２）はイオン化用フィラメン）　（１０）からの輻射熱
を遮断する熱シールド板、（１３）はこれらイオン化用
フィラメント（ｌＯ）、電子引き出し電極（１１）およ
び熱シールド板（１２）から構成され、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で
ある。

（１４）は、蒸気発生源（８）によって生成された中性
のクラスタ、（１５）はこのクラスタ（１４）が熱電子
（９）と衝突してイオン化されたクラスタイオン、（１
６）はこれら中性のクラスタ（１４）およびクラスタイ
オン（１５）から形成されるクラスタビーム、（１７）
はクラスタイオン（１５）を加速して基板に衝突させ、
もって薄膜を蒸着させる加速電極であシ、電子引き出し
電極（１１）との間に最大１０ｋＶまでの電圧が印加さ
れ得る。

（１８）は基板、（１９）はこの基板（１８）を支持す
る基板ホルダー、（２０）はこの基板ホルダー（１９）
を真空槽（りの上部に支持する絶縁支持部材である。

（２ｌ）　、　（２２）　、　Ｃｚｓ）はそれぞれ加速
電極（１７）、熱シールド板（１２）、熱シールド板（
７）を支持する絶縁支持部材、（２４）は密閉形ルツボ
（４）を支持する固定台、（２５）はこの固定台（２４
）を支持する絶縁支持部材である。（２６）は加速電極
（！７）から下方の絶縁支持部材〔２５）までの部材に
よって構成される蒸着物質蒸気発生源である。

（２７）は水素等の反応性ガスが充填されているガスボ
ンベ、（２８）はこのガスボンベ（２７）　中の反応性
ガスを真空槽（１）中に導入するリークパル　。

プ、（２９）は反応性ガスの供給を行なう供給管、（３
０）はこの供給管（２９）の先端に設けられかつ基板（
１８）面へ向けられた噴射ノズル、（３１）はこの噴射
ノズル（３０）と基板（１８）面との間に設けられた反
応性ガス分解用のタングステンフィラメント、（３２）
はガスボンベ（２７）から供給された水素原子、（３３
）はタングステンフィラメント（３りによυ熱分解され
た水＊Ｗ子である。

第５図は、第４図に示した装置の要部を一部切シ欠いて
内部を示す斜視図であシ、クラスタビーム（１６）が基
板（１８）に照射される様子を模式的に示している。

従来の化合物薄膜作成装置は上述したように構成され、
まず蒸着物質（５）を密閉形ルツボ（４）内に充填し、
真空排気装置によシ真空槽（ｒ）内の空気を排気してＩ
　Ｏ−’　ｍ１Ｈｆ程度の真空度にしたのち、リークバ
ルブ（２８）を開いてガスボ／べ（２７）から反応性ガ
ス（ここでは水素）を真空槽（１）内に導入する。次−
で、ボンバード用フィラメント（６７に通電して２００
０℃〜２２００℃まで発熱させ、このボンバード用フィ
ラメント（６）からの輻射熱によシ、またはボンバード
用フィラメント（６）から放出される熱電テを密閉形ル
ツボ（４）に衝突させること（電子衝撃）によシ密閉形
ルツボ（４）内の蒸気圧が数ｍＨ？程度になるまで蒸着
物質（５）を昇温させる。この昇温によってルツボノズ
ル（４ａ）から蒸着物質（５）の蒸気を噴出させる。こ
の蒸気は、密閉形ルツボ（４）と真空槽（１）との圧力
差によシ断熱膨張させられ、クラスタ（１４）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（１４）を含むクラスタビーム（１６）は
、イオン化用フィラメント（１０）から電子引き出し電
極（１１）によって引き出された熱電子（９）と衝突す
る。この衝突によってクラスタビーム（１６）中の一部
のクラスタ（１４）は、そのウチの１個の原子がイオン
化されてクラスタイオン（１５）となる。このクラスタ
イオン（１５）は、加速電極（１７）と電子引き出し電
極（１１）との間に形成された電界によυ適度に加速さ
れて基板（１８）に衝からタングステンフイラメ７　ト
（３１）へ噴射され、これと接触することによシ熱分解
して水素原子（３３）となる。反応性ガスである水素原
子（３３）は基板（１８）付近に移動し、ここで蒸着物
質（５）の蒸気と水素原子（３３）との反応が進行し、
反応生成物である化合物（ここではＳｉＨ）が基板（１
８）上に蒸着することになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したような従来の化合物薄膜作成装置では、反応性
ガスを供給する供給管（２９）の先端に設けられた噴射
ノズル（３０）からタングステンフイラメン）　（３１
）へ水素分子（３２）を噴射させ、タングステンフィラ
メント（３１）と接触させることで分解させておシ、さ
らに、基板（１８）とタングステンフィラメント（３１
）の位置が非常に近いから、基板（１８）の温度が上昇
してしまい、形成されたＳｉＨが再解離するという問題
点があった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、反応性ガスとタングステンフィラメントとの
接触時間を増すことで反応性ガスの分解効率を高め、さ
らにタングステ／フィラメントからの輻射熱を妨げるこ
とで基板温度の上昇によるＳｉＨの再解離を防止でき、
高品質な化合物簿膜を作成できる装置を得ることを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発ＥｊｌＪＹｃ係る化合物薄膜作成装置は、反応性
ガスの供給管先端に反応性ガス供給口を設け、その内部
にフィラメントを配置したものである。

〔作用〕

この発明においては、反応性ガス供給口内部に配置した
タングステ／フィラメントの触媒作用によシ反応性ガス
が熱分解され、熱分解した反応性ガスと蒸着物質の蒸気
とが反応生成物を形成し、基板面ＫＭ影形成行なわれる
。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例を模式的に示す概略構成
図であシ、図において（１）〜（２９）　、　（３２）
　。

（３３）は上述した従来装置におけるものと全く同一で
ある。（３４）は供給管（２９）の先端に設けられた反
応性ガス供給口（分解室）、　（３５）はこの反応性ガ
ス供給口Ｃ３４）の内部に配置された反応性ガス分解用
フィラメント例えばタングステンフィラメント、　（３
６）はこのタングステンフイラメ７　ト（３５）のリー
ド線である。第２図は第１図に示した反応性ガス供給口
（３４）の拡大部分断面図である。

上述したように構成された化合物薄膜作成装置において
は、まず真空排気装置（図示しない）Ｖｃよシ、真空槽
（１）内を１０−”ｍＨｆ以上の真空度になるまで排気
したのち、リークパルプ（２８）を開いて反応性ガスで
ある水素すなわち水素分子（３２）を供給管（２９）を
介して反応性ガス供給口（３４）Ｋ導く。次いで、この
水素分子（３２）を約２０００℃以上まで加熱されたコ
イル状のタングステンフィラメント（３５）に噴射、接
触させ、タングステンフィラメントＣ３５）の熱分解効
果によシ水禦原子（３３）に分解させる。この水素原子
（３３）をクラスタビーム（１６）へ、あるいは基板（
１８）面へ向は放射させる。この場合、反応性ガス供給
口（３４）がタングステンフィラメント（３５）からの
輻射熱をシールドするため、基板（１８）の温度を低く
保つことができ、基板（１Ｂ）面に形成する化合物薄膜
が再解離するのを防止できる。また、反応性ガス供給口
（３４）の内部にタングステンフィラメン）　（３５）
が配置されているため、反応性ガスとの接触面積や接触
時間が増大し、反応性ガスの分解効率が高められる。

一方・蒸着物質蒸気発生源（２６）は、従来装置と同様
な動作によって基板（１８）上へクラスタビーム（１６
）を衝突させる。基板（１８）付近では、クラスタイオ
ン（１５）とタングステンフィラメン）　（３５）によ
り熱分解された水素原子（３３）との反応が進行し、品
質の良い化合物薄膜が基板（１８）上に形成される。

なお、上述した実施例では、反応性ガス供給口（３４）
を円柱形状としたが、第３図に示すようにタングステン
フィラメント（３５）の反応性ガス供給口Ｃ３４）への
導入径路および反応性ガス供給口（３４）の絶縁を絶縁
支持部材（３７）によって行なへ、円柱形の反応性ガス
供給口（３４）の先端にノ（ル付キャップ（３Ｂ）を装
着し、水素原子（３３）基板（１８）面上へ向けて噴射
しても良い。

また、上述した実施例では、主に一部をイオンして薄膜
作成をするクラスタイオンビーム蒸着りいて説明したが
、通常の真空蒸着やイオンブーティングなどにも適用で
きる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおシ、反応性ガス供給管の先
端に反応性ガス供給口を設けその内部にフィラメントを
配置したので、真空槽の真空度が高い状態で反応性ガス
を導入し、しかもフィラメントと反応性ガスの接触面積
あるいは接触時間を増やすことで分解効率を高め、さら
にフィラメントからの輻射熱を妨げることで、基板へ与
える熱の影響を低減でき、反応性ガスの導入量を削減で
き、かつ高品質な化合物薄膜を作成できるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略構成図、第２図
は第１図に示した反応性ガス供給口を拡大膜作成装置を
示す概略構成図、第５図は従来の化合物薄膜作成装置の
主要部を一部切シ欠いて内部を示す斜視図である。 図において、（１）は真空槽、（４）は密閉形ルツボ、
（４ａ）はルツボノズル、（５）は蒸着物質、（６）は
ボンバード用フィラメント、（８）は蒸気発生源、（９
）は熱電子、（ｌＯ）はイオン化用フィラメント、（１
１）は電子引き出し電極、（１３）はイオン化手段、（
１４）はクラスタ、（１５）はクラスタイオン、（１６
）はクラスタビーム、（１７）は加速電極、Ｃｌ８）は
基板、（２６）は蒸着物質蒸気発生源、（２９）は供給
管、（３２）は水素分子、（３３）は水素原子、（３４
）は反応性ガス供給口、（３５）はタングステンフィラ
メント、（３７）は絶縁支持部材、Ｃ３８）はノズル付
キャップである。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 帛３図 ち４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高真空領域内に設置され、蒸着物質が充填され、
   かつノズル穴が上部に設けられたルツボと、このルツボ
   の周囲に配置され、上記ルツボを加熱して上記蒸着物質
   の蒸気を上記ノズル穴から噴射させるための加熱手段と
   、上記ルツボの上方に設けられ、上記噴射された蒸気を
   イオン化するためのイオン化手段と、このイオン化手段
   の上方に設けられ、上記イオン化された蒸気を加速する
   ための電極と、この加速電極の上方に設けられ、上記イ
   オン化された蒸気が蒸着される基板と、この基板の斜め
   下方に設けられ、基板面に反応性ガスを噴射するための
   手段とを備え、この手段は上記反応性ガスを供給するた
   めの供給管、およびこの供給管の先端に設けられた反応
   性ガス供給口から成り、この反応性ガス供給口の内部に
   上記反応性ガスを分解するフィラメントを配置したこと
   を特徴とする化合物薄膜形成装置。
2. （２）反応性ガスを分解するためのフィラメントは反応
   性ガス供給口から絶縁されており、かつ上記反応性ガス
   供給口の先端にノズル付キャップが設けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の化合物薄膜作
   成装置。
3. （３）反応性ガスを分解するためのフィラメントはタン
   グステンフィラメント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作成装置。