JPH0216380B2

JPH0216380B2 -

Info

Publication number: JPH0216380B2
Application number: JP24258883A
Authority: JP
Inventors: Wasaburo Oota
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1983-12-22
Filing date: 1983-12-22
Publication date: 1990-04-17
Also published as: JPS59157279A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、薄膜蒸着装置に関する。

被蒸着基板上に薄膜を蒸着形成する装置は従
来、種々のものが知られ、その方式も極めて多岐
にわたる。

しかし、従来の薄膜蒸着装置にあつては、形成
された薄膜の、被蒸着基板との密着性が弱かつた
り、あるいは、耐熱性のない被蒸着基板上への薄
膜形成が困難である等の問題があつた。

本発明の目的は、被蒸着基板に対し、極めて強
い密着力をもつた薄膜を蒸着形成でき、なおか
つ、耐熱性のないプラスチツクス等をも被蒸着基
板として用いうる、新方式の薄膜蒸着装置の提供
にある。

以下、本発明を説明する。

本発明による薄膜蒸着装置は、真空槽と、対電
極と、グリツドと、熱電子発生用のフイラメント
と、高周波電磁界発生用の電極とを有する。

真空槽内には、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。

対電極は真空槽内に配備され、被蒸着基板を保
持し、かつ、上記被蒸着基板を蒸発源と対向させ
る。また、蒸発源と対電極とは、同電位におかれ
る。

グリツドは、蒸発物質を通過させうるものであ
つて、蒸発源と対電極との間に配備され、対電極
の電位に対して正電位におかれる。

対電極と蒸発源とは同電位であるから、これに
よつて、真空槽内に、グリツドから被蒸着基板に
向う電界と、グリツドから蒸発源に向う電界とが
逆向きに形成される。

熱電子発生用のフイラメントは、真空槽内の、
上記グリツドに関し、蒸発源側に配備され、この
フイラメントにより発生する熱電子は、蒸発物質
の一部をイオン化するのに供される。

高周波電磁界発生用の電極は、グリツドと、対
電極との間に高周波電磁界を発生するべく、真空
槽内または外に設けられ、上記高周波電磁界は、
蒸発物質のイオン化に用いられる。

蒸着源からの蒸発物質は、その一部が、フイラ
メントからの電子により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、
グリツドを通過し、さらに、イオン化されたガス
により正イオンにイオン化を促進され、上記電界
の作用により被蒸着基板の方へ加速される。

なお、フイラメントからの電子はグリツドに吸
収されるため、被蒸着基板へ達せず、被蒸着基板
に対する電子衝撃による加熱がない。したがつ
て、プラスチツクスの如く、耐熱性のないもので
も、被蒸着基板とすることができる。

以下、図示の実施例に即して説明する。

図において、ベースプレート１とベルジヤー２
とは、パツキング２１を介して一体化され真空槽
を構成している。ベースプレート１は、支持体兼
用の電極３，５，７，９，１１により貫通されて
いるが、これら支持体兼用電極３等の貫通部はも
ちろん気密状態であり、さらにこれら支持体兼用
電極３，５，７，９，１１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１Ａは図示されない真
空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を支持している。

なお、このような蒸発源に替えて、電子ビーム
蒸発源など、従来の真空蒸着法式で用いられてい
る蒸発源を適宜使用することができる。

１対の支持体兼用電極５の間には、タングステ
ン等による、熱電子発生用のフイラメント６が支
持されている。このフイラメント６の形状は、複
数本のフイ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、グリツド８が支持され
ている。このグリツドは、蒸発物質を通過させう
る形状に形状を定められるのであるが、この例で
は、綱目状である。

支持体兼用電極９には、コイル１０が支持され
ている。コイル１０は、グリツド８に関し、蒸発
源４、フイラメント６と反対側にある。コイル１
０の巻き数は１以上であつて、具体的状況に応じ
て適宜に定められる。また必ずしもコイル形状で
なく円筒状であつても棒（線）状であつてもよ
い。

支持体１１には対電極１２が支持され、その下
位には、被蒸着基板１３が適宜の方法で保持され
る。この状態を蒸発源４の側から見れば、被蒸着
基板１３の背後に対電極１２が配備されることと
なる。

さて支持体兼用電極３，５，７，９，１１は導
電体であつ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如く
種々の電源に接続されている。

まず、１対の支持体兼用電極３は蒸発源用電源
１４を介して接続されている。また、１対の支持
体兼用電極５の間にはフイラメント用電源１５が
接続されている。さらに、支持体兼用電極９には
高周波電源１７の出力端子が接続されている。そ
して、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、同電源１６の
負端子に接続されている。図中の接地は必らずし
も必要ない。

実際には、これら電気的接続は、種々のスイツ
チを含み、これらスイツチの操作により、蒸着プ
ロセスを実現するのであるが、これらスイツチは
図中に示されていない。

以下、この装置例による薄膜蒸着につき説明す
る。

被蒸着基板１３を図の如くセツトして、蒸着物
質を蒸発源４に保持させる。蒸着物質は勿論、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。

また、真空槽内には、あらかじめ、活性ガスも
しくは不活性ガス、あるいは、これら混合ガスが
10^-2〜10^-4Torr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、例えばアルゴ
ン等の不活性ガスであるとする。

さて、この状態において、装置を作動させる
と、蒸発源による加熱により、蒸発源４に保持さ
れた蒸着物質は蒸発する。

蒸発物質すなわち、蒸発した蒸着物質の粒子
は、拡がりをもつて、被蒸着基板１３の側へ向つ
て飛行するが、その一部は、フイラメント６より
放出された熱電子との衝突によつて外殻電子がは
じき出され、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
リツド８を通過するが、その際、グリツド近傍に
おいて上下に振動運動する熱電子の衝突により、
さらにイオン化率が高められる。

一方、コイル１０の内部では、導入されたガス
が、コイル１０によつて発生する高周波電磁界に
よる励起でイオン化されている。

グリツド８を通過した蒸発物質中、未だイオン
化されていない部分は、さらに、上記イオン化さ
れたガスとの衝突により、正イオンにイオン化さ
れる。

かくして、正イオンにイオン化された蒸発物質
は、グリツド８から対電極１２に向う電界の作用
により被蒸着基板１３に向つて加速され、被蒸着
基板１３に高速で衝突付着する。かくして、非常
に密着性の良い薄膜蒸着がなされる。上記密着性
の顕著な向上は、蒸発物質のイオン化率の向上に
よるものであるが、この発明により、イオン化率
が顕著に向上するのである。正確な数値は、現在
ところ未だ得られていないが、数10％のイオン化
率が実験的に確認されている。

また、熱電子は、その大部分がグリツド８に吸
収される。一部の熱電子はグリツド８を通過する
が、グリツド８と被蒸着基板１３との間で、前記
電界の作用により減速されるので、仮に被蒸着基
板１３に到達しても、同基板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率が極
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蒸着を
行うことにより、蒸発物質と活性ガスとを化合さ
せ、この化合物により薄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でき
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、圧力を10^-3乃至10^-4Torr
に調整し、蒸発物質としてアルミニウムを選択す
れば、被蒸着基板上にAl₂O₃の薄膜を形成するこ
とができる。又この場合、蒸発物質としてSiまた
はSiOを選べば、SiO₂の薄膜を得ることができ、
蒸発物質としてIn、Znを選べば、それぞれ
In₂O₃、ZnOの薄膜が得られる。

又、活性ガスとして、H₂S、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Ti、Taを選べば、TiN、TaNな
どの薄膜を得ることも可能である。

なお、真空槽内のガスのイオン化には、高周波
電磁界のみならず、フイラメントによる熱電子も
有効に寄与するので、10^-4Torr以上の高度の真
空下においても蒸発物質のイオン化が可能であ
り、このため、薄膜の構造を極めて、ち密なもの
とすることが可能である。さらに、このように高
度の真空下での蒸着を行うことにより、薄膜中へ
のガス分子の取り込みを極めて少なくすることが
でき、極めて高純度の薄膜を得ることが可能とな
る。すなわち、本発明の薄膜蒸着装置は、IC、
LSI等を構成する半導体薄膜や、その電極として
の高純度金属薄膜の形成に適している。

なお、図において、コイル１０の軸は、蒸発物
質イオン加速用電界の方向と平行であるが、もち
ろん、上記軸と電界の方向とを、互いに交わるよ
うにしても良い。また必ずしもイオン形状をなす
必要はなく、要は上記グリツド８と対電極１２の
間に高周波電磁界を発生させうればよいので、必
ずしも真空槽内に配備されていなくともよい。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の１実施例を示す一部断面正面図
である。１……ベースプレート、２……ベルジヤー、４
……蒸発源、６……フイラメント、８……グリツ
ド、１０……コイル、１２……対電極、１３……
被蒸着基板、１６……直流電圧電源、１７……高
周波電源。

Claims

【特許請求の範囲】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を導入する真空槽と、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、上記真空槽内に配備され、被蒸着基板を上記蒸
発源に対向するように保持し、かつ、上記蒸発源
と同電位におかれる対電極と、上記蒸発源と対電極との間に配備され、蒸発物
質を通過させうるグリツドと、このグリツドを、対電極、蒸発源の電位に対
し、正電位とする手段と、上記真空槽内において、上記グリツドに関し、
蒸発源側に配備され、蒸発物質の一部をイオン化
するための、熱電子発生用のフイラメントと、上
記真空槽内または真空槽外に配備され蒸発物質を
イオン化するための高周波電磁界を上記グリツド
と対電極との間に発生させる電極とを有する、薄
膜蒸着装置。