JPH0246666B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はは、真空蒸着法或は分子線エピタキシ
ー法等により、基板上に薄膜を形成する真空薄膜
形成装置に関する。

［従来の技術］ 従来に於ける一般的な真空薄膜形成装置の構成
を、第３図に示した真空蒸着装置を例に説明す
る。真空槽１の中に、薄膜の原料を蒸発させる蒸
発源２，３と、この蒸発源に向けて基板５を装着
する基板ホルダ４とが設置されている。蒸発源
２，３は例えば、電子銃を備え、坩堝の中に蒸発
材料に電子線を照射して蒸発させる、いわゆる電
子衝撃型の蒸発源２や、クヌードセンセル等、抵
抗加熱型の蒸発源３等が用いられ、これらの周囲
は、何れもシユラウドと呼ばれる液体窒素等の冷
媒を用いた冷却器６で囲まれる。

前記真空槽１にはロードロツク室（試料準備
室）と呼ばれる補助真空槽７が設けられ、ここか
らトランスフアーロツド８により基板５を導入
し、これを基板ホルダ４に装着する。また同様に
して、ここから基板５を真空槽１の外側に取り出
す。

こうした真空装置に於て、基板５に薄膜を形成
するときは、真空槽１を10^-9Torr程度の気圧に
まで減圧し、蒸発源２，３から蒸発材料を基板５
へ向けて蒸発させ、これを基板５の表面に被着
し、成膜させる。

［発明が解決しようとする問題点］ 前記従来の真空薄膜形成装置において、成膜物
質が被着する基板５の表面の周囲の雰囲気或は物
理的な状態は、その基板５が置かれた真空槽１の
中の雰囲気或は物理的な状態に依存し、真空槽１
と独立して、その周囲の雰囲気や物理的な状態を
任意に形成することが困難であつた。即ち、真空
蒸着法や分子線エピタキシー法では、蒸発源２，
３の周囲に高い真空度を必要とし、従つて、真空
槽１を一体の空間で形成している従来のもので
は、基板５の表面も必然的にこうした高真空状態
下に置かれる。

このため例えば、特定のガス雰囲気中で、基板
５に被着した成膜物質をアニーリングし、反応さ
せる場合に、基板５を真空槽１の中に置いたまま
ではこれを行なうことができず、前記補助真空槽
７等に基板５を一旦待避させてから行なわなけれ
ばならない。しかし、これでは蒸着からアニーリ
ングまでに時間と手数がかかるという欠点があ
る。また同様にして、基板５に被着した成膜物質
をプラズマ中で反応させたり、或はCVD法を用
いて薄膜を気相成長させる場合、やはり基板５
を、一旦こうした状態を形成することができる別
の槽に移してから行なわなければならなかつた。

本発明は、前記従来の問題点を解決することを
目的とする。

［問題を解決するための手段］ 即ち、前記本発明の目的は、真空槽１１内に蒸
発源１２，１３と、この蒸発源１２，１３へ向け
て基板１５を装着した真空薄膜形成装置に於て、
基板１５の前面側に、その周囲を囲む隔壁２６を
形成すると共に、前記蒸発源１２，１３から基板
表面に至る成膜物質の照射経路上に、前記蒸発源
１２，１３から発射された成膜物質の分子が通過
する貫通孔２８を有するオリフイス２７を配置
し、これらオリフイス２７と前記隔壁２６とによ
り、基板１５の表面を含む小空間２１を区画して
成ることを特徴とする真空薄膜形成装置により達
成できる。

［作用］ 前記真空薄膜形成装置では、基板１５表面を含
む小空間２１が隔壁２６とオリフイス２７によつ
て、真空槽１１から区画されているため、真空槽
１１と独立して同基板１５の表面の周囲の雰囲気
或は物理的状態を独自に形成することができる。
例えば、前記小空間２１にのみ特定のガスを導入
したり、さらにその中に電場を形成してプラズマ
状態とすることができる。

他方、蒸発源１２，１３から発射される成報物
質の分子は、オリフイス２７に形成された貫通孔
２８を通して基板１５の表面に被着させることが
できる。

従つて、基板１５表面に成膜物質を被着させた
直後、或はそれと同時に、特定ガス雰囲気、或は
特定な物理的な状態の下で被着した物質を反応さ
せることも可能になる。

［実施例］ 次ぎに、本発明を真空蒸着装置に適用した第１
図を参照しながら、本発明の実施例とその望まし
い実施態様について説明する。

真空槽１１は隔壁１７によつて蒸発源室１９と
基板室２０側の２つの部屋に仕切られ、前者の蒸
発源室１９には蒸発源１２，１３が、後者の基板
室２０には基板ホルダ１４が導入される。この真
空槽１１には少くとも前記蒸発源室１９側に減圧
手段としての真空ポンプ（図示せず）を連結する
が、真空ポンプはできるだけ蒸発源室１９と基板
室２０との双方に接続するのが望ましい。

第１図の実施例に於て、蒸発源１２として、坩
堝に収納した蒸着材料に電子線を照射して蒸発さ
せる、いわゆる電子衝撃方式のものが示されてお
り、また蒸発源１３としては、クヌードセンセル
等、電気抵抗加熱により、蒸着材料を加熱、蒸発
させる形式のものが示されている。これら蒸発源
１２，１３は、シユラウドと呼ばれる冷却器１６
で囲まれていると共に、その蒸気発射経路上に各
シヤツタ２３が設けられている。

前記隔壁１７の蒸発源１２，１３から基板１５
に至る蒸発経路上にゲートバルブ１８が設けら
れ、図示の実施例ではこのゲートバルブ１８が真
空槽１１の側方に設けられた駆動機構２５によつ
て開閉操作される。このゲートバルブ１８が開く
ことによつて、基板室２０と蒸発源室１９とが通
じると共に、蒸発源１２，１３から基板１５に至
る蒸着材料の蒸発経路が開放される。

他方、基板ホルダ１４は、その下面に基板１５
を着脱自在に保持する。この基板１５の表面の周
囲は隔壁２６によつて囲まれていると共に、この
隔壁２６の下縁によつて囲まれた部分は、前記蒸
発源１２，１３から基板１５の表面に至る成膜物
質の照射経路となつており、ここがオリフイス２
７で閉じられている。これによつて、基板１５の
表面側は、真空槽１１の中で独立した小空間２１
として区画されている。

前記オリフイス２７は、例えば第２図で示すよ
うに、多数の貫通孔２８を有し、これを通して蒸
発源１２，１３から基板１５表面への成膜物質の
照射を可能としている。さらに、成膜物質の分子
が基板１５に照射されるときは、この貫通孔２８
が耐えず移動するのが望ましい。具体的には、駆
動機構２５によつて前記オリフイス２７そのもの
を往復、回転させる。これによつて、基板１５の
表面に、成膜物質が一様に被着する。

第１図に於て、２９は前記小空間２１に特定の
ガスを導入するガス導入系であり、ここから導入
したガスにより、前記小空間２１を希薄ガス雰囲
気にすることができる。さらに、別途電極に設け
るか、或は前記隔壁２６を電極として、小空間２
１に電場を形成することによつて、小空間２１を
プラズマ状態とすることもできる。３０は、基板
１５の背後に設置したヒータであり、これによつ
て基板１５を加熱し、その表面での反応を促進さ
せる。このヒータ３０は、密閉形とすることによ
り、真空槽１１は殆ど熱的影響を与えずに、基板
１５のみを加熱できる。

なお、以上の実施例では、真空薄膜形成装置の
例として、真空蒸着装置が示されているが、分子
線エピタキシー装置等でも、同様にして本発明を
実施することができるのは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明によれば、真空槽１
１と独立して、基板１５の表面の雰囲気、物理的
状態等を形成、制御することができるため、基板
１５への成膜直後、或はそれと同時に必要な状態
を形成しながら、成膜物質のガス分子との反応が
可能になる等、従来不可能とされていた成膜条件
が容易に整備できる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す薄膜形成装置の
縦断側面図、第２図は同実施例に於て使用される
オリフイス２７の一例を示す斜視図、第３図は従
来例を示す薄膜形成装置の縦断側面図である。 １１……真空槽、１２，１３……蒸発源、１４
……基板ホルダ、１５……基板、２１……小空
間、２６……隔壁、２７……オリフイス、２８…
…貫通孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空槽１１内に蒸発源１２，１３と、この蒸
   発源１２，１３へ向けて基板１５を装着した真空
   薄膜形成装置に於て、基板１５の前面側に、その
   周囲を囲む隔壁２６を形成すると共に、前記蒸発
   源１２，１３から基板表面に至る成膜物質の照射
   経路上に、前記蒸発源１２，１３から発射された
   成膜物質の分子が通過する貫通孔２８を有するオ
   リフイス２７を配置し、これらオリフイス２７と
   前記隔壁２６とにより、基板１５の表面を含む小
   空間２１を区画して成ることを特徴とする真空薄
   膜形成装置。 ２ 特許請求の範囲第１項または第２項におい
   て、前記オリフイス２７の貫通孔２８が耐えず移
   動するものからなる真空薄膜形成装置。