JPS6386866A - 薄膜形成装置 - 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】 技術分野 本発明はＮ膜形成装置に関し、特に基板に対して極めて
強い密着性を有し、かつ耐熱性のないプラスチック等の
基板にも適用し得る薄膜形成装置に係る。

娼米技誓 従来、薄膜を形成するＰＶＤ法の代表的な手段として、
蒸発源と被蒸着物（基板）との間に高周波電磁界を発生
させて、活性あるいは不活性ガス中で蒸発した物質をイ
オン化して真空蒸着を行う、所謂イオンプレーテインク
方法がある。また、蒸発源と被蒸着物との間に直流電圧
を印加するＤＣイオンプレーテインク方法が特公昭５２
−２９９７１号公報、特公昭５２−２９０１号公報等に
おいて提案されている。これらの方法によれば被蒸着物
である基板表面がイオン衝撃で清浄化かつ活性化され、
作製した膜の付着力は大きくとれるものの、所定のイオ
ン化を図るためにはある程度の量の活性あるいは不活性
ガスを真空槽内に導入しなければならず、得られる薄膜
の膜質があまりよくないという欠点を有するものである
に れに対し、ＣＶＤ法はＰＶＤ法に比べて比較的簡単な設
備により成膜でき１強い反応性を有するものではあるが
、基板を所定温度にまで昇温しなければならず、従って
プラスチック等の耐熱性を有しない基板には適用できな
いという欠点を有するものである６ 且　　眞 本発明は、上記したＰＶＤ法およびＣＶＤ法の利点を同
時に実現するものであり、基板に対して極めて強い密着
性を有し、かつ耐熱性のないプラスチック等の基板にも
適用し得る薄Ｓ形成装置を提供することを目的とするも
のである。

舅　　収 本発明に係る薄膜形成装置は、主として真空槽と、蒸発
源と、対電極と、グリッドと、熱電子発生用のフィラメ
ントとを具えてなるものである。

真空槽内には、活性もしくは不活性ガス、あるいは、こ
れら両者の混合ガスが導入される。

本発明における対電極は真空槽内に配備され、基板を保
持し、かつ上記基板を蒸発源と対向させられている。ま
た、蒸発源と対電極とは同電位かもしくは対電極が負の
電位にもかわる。

グリッドは、蒸発物質を通過させうるちのであって、蒸
発源と対電極間に配置さｈ、対１！極及びフィラメント
の電位にたいして正電位におかれる。従って、真空槽内
においては、グリッドから基板に向かう電界と、グリッ
ドから蒸発源に向かう電界とが逆向きλこ形成される。

また熱電子発生用のフィラメントは、真空槽内の、上記
グリッドに関し、蒸発源側に配置され、このフィラメン
トにより発生する熱電子は、蒸発物質の一部を正イオン
にイオン化するのに供される。このように一部イオン化
された蒸発物質は、グリッドを通過し、さらに、イオン
化されたガスにより正イオン化を促進され、」−起電界
の作用により基板の方へと加速される。

なお、フィラメントからの電子は、フィラメント温度に
対応する運動エネルギーをもってフィラメントから放射
されるので、正電位のグリッドに直ちに吸引されずにこ
れを通過し、グリッドによるクーロン力により引き戻さ
れ、さらにグリッドを通過し、というように、グリッド
を中心として振動運動を繰返し、遂にはグリッドに吸収
されるので、基板へは達せず、基板は電子衝撃を受けな
いので、それによる加熱がなく基板の温度上昇が防止で
きる。従って、プラスチックスのような耐熱性の無い材
質のものでも、基板とすることが出来る。

以下、図示の実施例について説明する。

第１図において、ベースプレート１とペルジャー２とは
、バッキング２１を介して一体化され真空槽を形成して
いる。ベースプレート１は、支持体兼用の電極３，５，
７．１１により貫通されているが、これら支持体兼用＠
極などの貫通部はもちろん気密状態にあり、さらにこれ
ら支持体兼用′Ｉｆ極３，５，７．１１とベースプレー
ト１とは電気的に絶縁されている。またベースプレート
１の中央部に穿設された孔ＩＡは図示されていない真空
排気系へ連結されている。

一対の支持体兼用電極３は、その間にタングステン、モ
リブデンなどの金属をコイル状に形成した、抵抗加熱式
の蒸発源４の支持している。

なお、このような蒸発源に替えてビーム蒸発源など、従
来の真空蒸着方式で用いられている蒸発源を適宜使用す
ることが出来る。

一体の支持体兼用電極５の間には、タングステンなどに
よる、熱電子発生用のフィラメント６が支持されている
。このフィラメント６の形状は、複数本のフィラメント
を平行に配列したり、あるいは網目状にしたりするなど
して、蒸発源から蒸発した蒸発物質の粒子の拡がりをカ
バーするように定められている。支持体兼用電極７には
、グリッド８が支持されている。このグリッドは、蒸発
物質を通過させうる形状にその形状が定められているが
、この例では網目状である。支持体１１には対電極１２
が支持され、その下位には基板１３が適宜の方法で保持
される。

この状態を蒸発ｇ４の側から見れば、基板１３の背後に
対電極１２が配置される事となる。

さて支持体兼用電極３，５，７．１１は導電体であって
電極としての役割を兼ねており、それらの、真空槽外へ
突出した端部間は図示のように種々の電源に接続されて
いる。すなわち、−体の支持体兼用電極３は蒸発用電源
１４を介して接続されて、さらに図示例の場合は、支持
体兼用電極７が、直流電圧電源１６の正端子に、支持体
兼用電極１１が、直流電圧を流１７の負端子にそれぞれ
接続されている。図中の接地は必ずしも必要ない。

実際には、これら電気的接続は、種々のスイッチ類を含
み、これらの操作により、成膜プロセスを実現するので
あるが、これらスイッチ類は図中に示されていない。

以下、このような装置を用いて薄膜を形成する場合につ
いて説明する。

基板１３を図の様にセットして、蒸着物質を蒸発源４に
保持させる。蒸発物質は勿論、どのような薄膜を形成す
るかに応じて定まる。例えば。

アルミニウムや金のような金属、あるいは金属の酸化物
、弗化物、硫化物、あるいは合金等である。

真空槽内はあらかじめ、１０−’〜１０−’Ｔｏｒｒの
圧力にされ、これに必要に応じて、活性ガスもしくは不
活性ガス、あるいはこれらの混合ガスがｌｏ−２〜１０
−’Ｔｏｒｒの圧力で導入される。ここでは、説明の具
体性のため、導入ガスは１例えば、アルゴンなどの不活
性ガスであるとする。

この状態において、電源を作動させグリッド８に正の電
位が、対電極１２には負の電位が印加され、フィラメン
ト６には電流が流される。フィラメント６は抵抗加熱に
より加熱され、熱電子を放射する。蒸発物質すなわち、
蒸発した蒸発物質の粒子は拡がりをもって、基板の側へ
向かって飛散するが、その一部、および、前記導入ガス
はフィラメント６より放出された熱電子との衝突によっ
て外殻電子がはじきだされ、正イオンにイオン化される
。このように、一部イオン化された蒸発物質はグリッド
８を通過するが、その際、前記のように、グリッド近傍
において上下に振！ｌ］ａ動する。熱電子および、前期
イオン化された導入ガスの衝突により、さらにイオン化
が促進される。

グリッド８を通過した蒸発物質中、いまだイオン化され
ていない部分は、更に、グリッドと基板の間に於いて、
前期イオン化された導入ガスとの衝突により、正イオン
にイオン化されイオン化率が高められる。

このようにして、正イオンにイオン化された蒸発物質は
、グリッド８から対電極１２に向かう電界の作用により
基板１３に向かって加速され、基板に高エネルギーを持
って衝突付着する。これによって、非常に密着性の良い
薄膜が形成される。

熱電子は最終的には、その大部分がグリッド８に吸収さ
れ、一部の熱電子はグリッド８を通過するが、グリッド
８と基板１３との間で、前期電界の作用によって、減速
されるので、仮に基板１３に到達しても、同基扱１３を
加熱するには到らない。

本発明においては、蒸発物質のイオン化が極めて高いた
め、真空槽内に活性ガスを単独で。

あるいは不活性ガスとともに導入して成膜を形成する場
合にも、所望の物性を有する薄膜を容易に得ることが出
来る。

例えば、不活性ガスとしてアルゴン、活性ガスとして酸
素を導入して、圧力を１０−’Ｔｏｒｒに調整し、蒸発
物質としてアルミニウムを選択すれば、基板上にはＡｌ
２Ｏ，の薄膜を形成することができる。また、この場合
、蒸発物質としてＳｉまたは５ｉ０２を選べば、５１０
２の薄膜を得ることが出来る。蒸発物質としてＩｎ、Ｚ
ｎ＆選べば、Ｉｎ、Ｏ，＋　ＺｎＯ２の薄膜が得られる
。また、ガスとして、Ｈ，Ｓ、蒸発物質としてＣｄを選
択すればＣｄＳの薄膜が得られる。また、活性ガスとし
てアンモニアをアルゴンと共に用い蒸発物質として”’
ｌ＋　Ｔａを選べば、ＴｉＮ、ＴａＮなとの薄膜を得る
ことも可能である。

なお２本発明装置に於いて、例えば、グリッド８と対電
極１２との間に高周波電磁界を発生させうる高周波電極
を設置すれば、前記イオン化はこの高周波電磁界によっ
て、さらに促進され。

前記種々の効果が増大され、効果的である。

効　　　米 以上のような本発明によれば、蒸発源とグリッドとの間
に配置した熱電子発生用のフィラメントが配置さハてお
り、このフィラメントによる熱電子が真空槽内のガスの
イオン化に有効に寄与し、１０−’Ｔｏｒｒ以下の圧力
の高真空下に於いても蒸発物質のイオン化が可能であり
、このため、薄膜の構造も極めて緻密なものとすること
が可能であり、通常、薄膜の密度はバルクのそれより小
さいとされているが、本発明によれば、バルクの密度に
極めて近似した密度が得られる。

さらに、このような高度の真空下で成膜を行えることに
より、Ｈ膜中へのガス分子の取り込みを極めて少なくす
ることができ、高純度の薄膜を得ることが可能となる。

すなわち、本発明の薄膜形成装置はＩＣ，ＬＳＩなどを
構成する半・導体薄膜や、その電極としての高純度の金
属薄膜の形成に極めて好適なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す断面概略説明図で
ある。 １・・・ベースプレート　　　　２・・・ペルジャー３
．５，７．１１・・・支持体兼用電極　４・・・蒸発源
６・・・フィラメント　　　　　８・・・グリッド１２
・・・対電極　　　　　　　　１３・・・基　板１４・
・・蒸発用電源　　　　　　１５・・・熱電子発生用電
源１６．１７・・・直流電圧電源　　　２１・・・パツ
キン代理人　弁理士　月　村　　茂　外］−名毘−文

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、活性ガスもしくは不活性ガス、あるいはこれら両者
   の混合ガスが導入される真空槽と、この真空槽内におい
   て蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、前記真空槽内
   に配置され、基板を前記蒸発源に対向するように保持し
   、蒸発源と同電位あるいは負電位におかれる対電極と、
   前記蒸発源と対電極との間に配置されて対電極および蒸
   発源に対して正電位におかれ、蒸発物質を通過させうる
   グリッドと、このグリッドと蒸発源との間に配置され、
   熱電子発生用のフィラメントとを具えたことを特徴とす
   る薄膜形成装置。