JP3109773B2 - 蒸着薄膜の単結晶化装置 - Google Patents
蒸着薄膜の単結晶化装置Info
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- JP3109773B2 JP3109773B2 JP04306103A JP30610392A JP3109773B2 JP 3109773 B2 JP3109773 B2 JP 3109773B2 JP 04306103 A JP04306103 A JP 04306103A JP 30610392 A JP30610392 A JP 30610392A JP 3109773 B2 JP3109773 B2 JP 3109773B2
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- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，半導体や３次元ＬＳ
Ｉ，液晶パネル等の薄膜を，複数方向からの中性原子ビ
ーム照射によって結晶の方位を揃える，蒸着薄膜の単結
晶化装置に関する。
Ｉ，液晶パネル等の薄膜を，複数方向からの中性原子ビ
ーム照射によって結晶の方位を揃える，蒸着薄膜の単結
晶化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】蒸着に際して高エネルギーイオンビーム
を蒸着面に複数方向から照射し，単結晶化する方法を発
明者は既に開発している（特開平2-184594号, 特開平2-
196086号) 。イオンビーム照射方向に直交する面が，結
晶核の最稠密面になるという法則を利用するもので，所
望の結晶方向が有する２つ以上の最稠密面に直交する方
向から，それぞれイオンビームを照射することで結晶方
向を揃え，単結晶を粒成長させる。高エネルギーイオン
ビームを平行にするのは不可能であり，また，格子欠陥
や帯電によるイオン粒阻止等の不都合がある。薄膜形成
時に高エネルギーイオンビームを直接照射するのでな
く，ターゲットに反射させて低エネルギーな中性原子ビ
ームとし，この中性原子ビームをフィルターにて平行流
にし蒸着されつつある薄膜に照射する方法を発明者は開
発した（特開平2-229792号) 。
を蒸着面に複数方向から照射し，単結晶化する方法を発
明者は既に開発している（特開平2-184594号, 特開平2-
196086号) 。イオンビーム照射方向に直交する面が，結
晶核の最稠密面になるという法則を利用するもので，所
望の結晶方向が有する２つ以上の最稠密面に直交する方
向から，それぞれイオンビームを照射することで結晶方
向を揃え，単結晶を粒成長させる。高エネルギーイオン
ビームを平行にするのは不可能であり，また，格子欠陥
や帯電によるイオン粒阻止等の不都合がある。薄膜形成
時に高エネルギーイオンビームを直接照射するのでな
く，ターゲットに反射させて低エネルギーな中性原子ビ
ームとし，この中性原子ビームをフィルターにて平行流
にし蒸着されつつある薄膜に照射する方法を発明者は開
発した（特開平2-229792号) 。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】KAFFMAN 製のイオンソ
ースは，導入したアルゴンガスを電子線によってイオン
化しプラズマにして，アルゴンイオンのみを引出電極に
よって取り出す。このイオン流は平行にしにくいと共に
蒸着薄膜をイオン化し格子欠陥を招く。このため，シリ
コン等のターゲットにこのイオン流を一旦反射させて中
性化し，フィルター（コリメーター）で平行度の低下し
た中性原子流を平行にしている。本来はターゲットやフ
ィルターを使用しないで済む構成が好ましい。また，KA
FFMAN 製イオンソースは放射エネルギー密度が低く，蒸
着薄膜の単結晶化処理には時間が掛かる。液晶パネルや
太陽電池パネル等の大面積処理には不向きである。
ースは，導入したアルゴンガスを電子線によってイオン
化しプラズマにして，アルゴンイオンのみを引出電極に
よって取り出す。このイオン流は平行にしにくいと共に
蒸着薄膜をイオン化し格子欠陥を招く。このため，シリ
コン等のターゲットにこのイオン流を一旦反射させて中
性化し，フィルター（コリメーター）で平行度の低下し
た中性原子流を平行にしている。本来はターゲットやフ
ィルターを使用しないで済む構成が好ましい。また，KA
FFMAN 製イオンソースは放射エネルギー密度が低く，蒸
着薄膜の単結晶化処理には時間が掛かる。液晶パネルや
太陽電池パネル等の大面積処理には不向きである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】マイクロ波と高磁場に
よってプラズマ領域を保ち磁場方向に低エネルギーの大
イオン流を放射するＥＣＲ発生器を複数配置し，薄膜結
晶の異なる最稠密面に直交する方向に夫々の大イオン流
が照射されるように，蒸着薄膜に対して複数のＥＣＲ発
生器を傾けて配置する。ＥＣＲ発生器から放出されるＡ
ｒイオンが中性化された頃に蒸着薄膜に達するように，
このＥＣＲ発生器と蒸着薄膜との距離を設定する。シリ
コン等の蒸着素材のターゲットをこのＥＣＲ発生器内に
配置するが，予め形成された蒸着薄膜を再結晶化する時
はこのターゲットはなくとも良い。
よってプラズマ領域を保ち磁場方向に低エネルギーの大
イオン流を放射するＥＣＲ発生器を複数配置し，薄膜結
晶の異なる最稠密面に直交する方向に夫々の大イオン流
が照射されるように，蒸着薄膜に対して複数のＥＣＲ発
生器を傾けて配置する。ＥＣＲ発生器から放出されるＡ
ｒイオンが中性化された頃に蒸着薄膜に達するように，
このＥＣＲ発生器と蒸着薄膜との距離を設定する。シリ
コン等の蒸着素材のターゲットをこのＥＣＲ発生器内に
配置するが，予め形成された蒸着薄膜を再結晶化する時
はこのターゲットはなくとも良い。
【０００５】
【作用】ＥＣＲ発生器内にマイクロ波とアルゴンガスが
供給されてプラズマ状態に保たれる。このプラズマはマ
イクロ波と磁場によりサイクロトロンの原理で螺旋運動
する高エネルギーの電子によって作られる。この電子は
反磁性特性を持つので，磁場の弱い方に移動し，磁場方
向への電子流を形成する。発生したＡｒイオンはターゲ
ットから珪素原子等をスパッターする。引出口からの電
子流にはその電気的中性を維持するためにＡｒイオンも
共に引き出される。このＡｒイオン流は磁気コイルの軸
に沿って発散する磁界方向に流れるが，電子流と並行し
て流れるので，消イオン時間が経過すると中性原子にな
る。この中性原子流が蒸着薄膜に到達する。中性原子流
の照射方向に直交する面には，優先的にその結晶の最稠
密面が形成される。結晶が有する複数の最稠密面は，珪
素では70.5度の角度を有する。従って，70.5度の角度を
有する二方向の中性原子流をその蒸着薄膜に照射すれ
ば，粒成長する各結晶の方位は一義的に定まり，結晶方
向の揃った単結晶が成長する。第１図に於いて，角度θ
を70.5度に採れば良く，二台のＥＣＲ発生器の相対傾き
角度は70.5度になる。
供給されてプラズマ状態に保たれる。このプラズマはマ
イクロ波と磁場によりサイクロトロンの原理で螺旋運動
する高エネルギーの電子によって作られる。この電子は
反磁性特性を持つので，磁場の弱い方に移動し，磁場方
向への電子流を形成する。発生したＡｒイオンはターゲ
ットから珪素原子等をスパッターする。引出口からの電
子流にはその電気的中性を維持するためにＡｒイオンも
共に引き出される。このＡｒイオン流は磁気コイルの軸
に沿って発散する磁界方向に流れるが，電子流と並行し
て流れるので，消イオン時間が経過すると中性原子にな
る。この中性原子流が蒸着薄膜に到達する。中性原子流
の照射方向に直交する面には，優先的にその結晶の最稠
密面が形成される。結晶が有する複数の最稠密面は，珪
素では70.5度の角度を有する。従って，70.5度の角度を
有する二方向の中性原子流をその蒸着薄膜に照射すれ
ば，粒成長する各結晶の方位は一義的に定まり，結晶方
向の揃った単結晶が成長する。第１図に於いて，角度θ
を70.5度に採れば良く，二台のＥＣＲ発生器の相対傾き
角度は70.5度になる。
【０００６】第３図ではＴａ反射板を55度傾けてある。
中性原子流は直下に直接照射すると共に, 反射板で反射
される中性原子流は30度( 蒸着薄膜の法線に対しては70
度)の角度で蒸着薄膜に照射する。
中性原子流は直下に直接照射すると共に, 反射板で反射
される中性原子流は30度( 蒸着薄膜の法線に対しては70
度)の角度で蒸着薄膜に照射する。
【０００７】
【実施例】基板２を中央に有する真空室１の上部左右に
ＥＣＲ発生器を配置する。このＥＣＲ発生器はマイクロ
波導波管３と不活性ガス導入管そしてチャンバーに高磁
場を印加する磁気コイル４とで構成される。左右のＥＣ
Ｒ発生器の傾き角度（θ）は，薄膜結晶が有する異なる
最稠密面の角度によって設定される。ＥＣＲ発生器内壁
面及びその出口部にターゲットを配置する。チャンバー
内のプラズマ領域からのＡｒイオンによってターゲット
原子（珪素等）はスパッターされる。このスパッターさ
れた原子イオンは電子流にそって出口から放出され，蒸
着薄膜（基板２）に達する。電子流（イオン流）は消イ
オン時間経過後には中性原子流となり，基板２には平行
な中性原子流が到達する。左右ＥＣＲ発生器の傾き角度
（θ）は，薄膜結晶が有する異なる最稠密面角度によっ
て決定される。基板２とＥＣＲ発生器との距離は，放出
当初のイオン流が中性化されるのに必要な距離である。
ＥＣＲ発生器から放出されるイオンエネルギーは10〜20
電子ボルト程度であるため，第２図のように4.5cm 走行
した頃には中性原子流に代わり始め,14cm では殆どが中
性原子流になる。Ａｒイオンが電子により中性化される
のである。
ＥＣＲ発生器を配置する。このＥＣＲ発生器はマイクロ
波導波管３と不活性ガス導入管そしてチャンバーに高磁
場を印加する磁気コイル４とで構成される。左右のＥＣ
Ｒ発生器の傾き角度（θ）は，薄膜結晶が有する異なる
最稠密面の角度によって設定される。ＥＣＲ発生器内壁
面及びその出口部にターゲットを配置する。チャンバー
内のプラズマ領域からのＡｒイオンによってターゲット
原子（珪素等）はスパッターされる。このスパッターさ
れた原子イオンは電子流にそって出口から放出され，蒸
着薄膜（基板２）に達する。電子流（イオン流）は消イ
オン時間経過後には中性原子流となり，基板２には平行
な中性原子流が到達する。左右ＥＣＲ発生器の傾き角度
（θ）は，薄膜結晶が有する異なる最稠密面角度によっ
て決定される。基板２とＥＣＲ発生器との距離は，放出
当初のイオン流が中性化されるのに必要な距離である。
ＥＣＲ発生器から放出されるイオンエネルギーは10〜20
電子ボルト程度であるため，第２図のように4.5cm 走行
した頃には中性原子流に代わり始め,14cm では殆どが中
性原子流になる。Ａｒイオンが電子により中性化される
のである。
【０００８】次に，予め形成された蒸着薄膜を再結晶化
するには，基板２を再結晶温度以下に保ち，左右のＥＣ
Ｒ発生器から夫々の平行な中性原子流を照射する。シリ
コン蒸着薄膜は，非晶質特有の暗茶褐色から透明で幾分
黄色を帯びた色に変わった。中性原子流の強さは従来の
イオンソースに比べて桁違いの大きさであり，単結晶薄
膜製造時間は著しく短縮された。
するには，基板２を再結晶温度以下に保ち，左右のＥＣ
Ｒ発生器から夫々の平行な中性原子流を照射する。シリ
コン蒸着薄膜は，非晶質特有の暗茶褐色から透明で幾分
黄色を帯びた色に変わった。中性原子流の強さは従来の
イオンソースに比べて桁違いの大きさであり，単結晶薄
膜製造時間は著しく短縮された。
【０００９】第３図では反射板８を基板２の近傍に傾け
て配置し，一台のＥＣＲ発生器で済ます実施例である。
基板２の直上にＥＣＲ発生器を配置し，蒸着薄膜に対し
て垂直に照射される平行な中性原子流の一部を，このＴ
ａ反射板にて反射し照射する。蒸着薄膜の法線に対して
70度の角度で照射するには，第3 図のように角度( θ）
を約55度に採る。ビームの平行度は鏡面反射方向に対し
てCOSINE法則に近い分布をするので, コリメーターが必
要になる。なお，２台のＥＣＲ発生器を使用する実施例
でも必要に応じてコリメーターを配置する。
て配置し，一台のＥＣＲ発生器で済ます実施例である。
基板２の直上にＥＣＲ発生器を配置し，蒸着薄膜に対し
て垂直に照射される平行な中性原子流の一部を，このＴ
ａ反射板にて反射し照射する。蒸着薄膜の法線に対して
70度の角度で照射するには，第3 図のように角度( θ）
を約55度に採る。ビームの平行度は鏡面反射方向に対し
てCOSINE法則に近い分布をするので, コリメーターが必
要になる。なお，２台のＥＣＲ発生器を使用する実施例
でも必要に応じてコリメーターを配置する。
【００１０】ターゲット或いは蒸着薄膜に珪素以外の元
素を採用されている時は，二台のＥＣＲ発生器の傾き角
度は，その結晶が有する異なった最稠密面の角度に合わ
せて設定される。各最稠密面に直交する方向から平行な
中性原子流が照射されることで，結晶方位の揃った単結
晶が粒成長する。不活性ガス導入管からは，アルゴンガ
ス以外にはネオンや窒素ガス等が適宜供給される。蒸着
薄膜が窒化ホウ素の時は，窒素ガスを導入し，ターゲッ
トにはホウ素を採用する。
素を採用されている時は，二台のＥＣＲ発生器の傾き角
度は，その結晶が有する異なった最稠密面の角度に合わ
せて設定される。各最稠密面に直交する方向から平行な
中性原子流が照射されることで，結晶方位の揃った単結
晶が粒成長する。不活性ガス導入管からは，アルゴンガ
ス以外にはネオンや窒素ガス等が適宜供給される。蒸着
薄膜が窒化ホウ素の時は，窒素ガスを導入し，ターゲッ
トにはホウ素を採用する。
【００１１】
【発明の効果】要するに，本発明はマイクロ波と高磁場
によってプラズマ領域を保ち磁場方向に低エネルギーの
大イオン流を放射するＥＣＲ発生器を複数配置し，薄膜
結晶の異なる最稠密面に直交する方向に夫々の中性原子
流が照射されるように，蒸着薄膜に対して複数のＥＣＲ
発生器を傾けて配置したため，平行度の優れた中性原子
流を二方向から照射でき，結晶方向の揃った単結晶の粒
成長を促進し空格子点の極めて少ない単結晶をえること
ができる。
によってプラズマ領域を保ち磁場方向に低エネルギーの
大イオン流を放射するＥＣＲ発生器を複数配置し，薄膜
結晶の異なる最稠密面に直交する方向に夫々の中性原子
流が照射されるように，蒸着薄膜に対して複数のＥＣＲ
発生器を傾けて配置したため，平行度の優れた中性原子
流を二方向から照射でき，結晶方向の揃った単結晶の粒
成長を促進し空格子点の極めて少ない単結晶をえること
ができる。
【図１】二台のＥＣＲ発生器を傾けて配置した実施例の
説明図である。
説明図である。
【図２】ＥＣＲ発生器の出口から放射されるイオン流値
の距離に対するプロット図である。
の距離に対するプロット図である。
【図３】一台のＥＣＲ発生器と反射板を使用した実施例
の説明図である。
の説明図である。
１ 真空室 ２ 基板 ３ マイクロ波導波管 ４ 磁気コイル ５ ターゲット ８ 反射板
Claims (4)
- 【請求項１】 マイクロ波と高磁場によってプラズマ領
域を保ち磁場方向に低エネルギーの大イオン流を放射す
るＥＣＲ発生器を複数配置し，薄膜結晶の異なる最稠密
面に直交する方向に夫々の中性原子流が照射されるよう
に，蒸着薄膜に対して複数のＥＣＲ発生器を傾けて配置
する，蒸着薄膜の単結晶化装置。 - 【請求項２】 アルゴン等の不活性ガスをＥＣＲ発生器
内に供給し，ターゲットをＥＣＲ発生器内に配置し，こ
のターゲットからスパッターされる原子を薄膜結晶に積
層してなる，請求項１記載の蒸着薄膜の単結晶化装置。 - 【請求項３】 マイクロ波と高磁場によってプラズマ領
域を保ち磁場方向に低エネルギーの大イオン流を放射す
るＥＣＲ発生器を複数配置し，基板上に予め形成された
蒸着薄膜を再結晶温度以下に保ち，薄膜結晶の異なる最
稠密面に直交する方向に夫々の中性原子流が照射される
ように，蒸着薄膜に対して複数のＥＣＲ発生器を傾けて
配置する，蒸着薄膜の単結晶化装置。 - 【請求項４】 マイクロ波と高磁場によってプラズマ領
域を保ち磁場方向に低エネルギーで大イオン流を放射す
るＥＣＲ発生器を一台配置し，薄膜結晶の近傍に反射板
を配置し，薄膜結晶の異なる最稠密面に直交する方向
に，直接及び反射中性原子流が照射さるにように，この
ＥＣＲ発生器及び反射板を蒸着薄膜に対して所定角度に
保つことを特徴とする，蒸着薄膜の単結晶化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04306103A JP3109773B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 蒸着薄膜の単結晶化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04306103A JP3109773B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 蒸着薄膜の単結晶化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06128072A JPH06128072A (ja) | 1994-05-10 |
| JP3109773B2 true JP3109773B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=17953078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04306103A Expired - Fee Related JP3109773B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 蒸着薄膜の単結晶化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3109773B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5738731A (en) * | 1993-11-19 | 1998-04-14 | Mega Chips Corporation | Photovoltaic device |
| JP3194674B2 (ja) * | 1994-10-25 | 2001-07-30 | 株式会社ニューラルシステムズ | 結晶性薄膜形成装置、結晶性薄膜形成方法、プラズマ照射装置、およびプラズマ照射方法 |
| US6362097B1 (en) | 1998-07-14 | 2002-03-26 | Applied Komatsu Technlology, Inc. | Collimated sputtering of semiconductor and other films |
| KR100683174B1 (ko) * | 2005-06-17 | 2007-02-15 | 삼성전자주식회사 | 플라즈마 가속장치 및 그것을 구비하는 플라즈마 처리시스템 |
-
1992
- 1992-10-19 JP JP04306103A patent/JP3109773B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06128072A (ja) | 1994-05-10 |
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