JPH0313571A - 蒸着装置、蒸発源及び薄膜形成方法 - Google Patents
蒸着装置、蒸発源及び薄膜形成方法Info
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- JPH0313571A JPH0313571A JP14661289A JP14661289A JPH0313571A JP H0313571 A JPH0313571 A JP H0313571A JP 14661289 A JP14661289 A JP 14661289A JP 14661289 A JP14661289 A JP 14661289A JP H0313571 A JPH0313571 A JP H0313571A
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- JP
- Japan
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- target
- energy beam
- vapor deposition
- deposition apparatus
- holding means
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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。
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〕
本発明は、蒸着装置、蒸発源及びこれらを用いた薄膜形
成方法に係り、特に薄膜の形成に好適な蒸着装置、蒸発
源及びこれらを用いた薄膜形成方法に関する。
成方法に係り、特に薄膜の形成に好適な蒸着装置、蒸発
源及びこれらを用いた薄膜形成方法に関する。
従来、金属や誘電体材料等の薄膜を作成するのにスパッ
タリング法を用いることが知られている。
タリング法を用いることが知られている。
スパッタリング法としては、「薄膜ハンドブック、日本
学術振興会第131委員会編、171頁〜195頁(オ
ーム社、昭和58年12月)」に記載されているように
、直流2極スパツタリング、バイアススパッタリング、
高周波スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、
イオンビームスパッタリング等が知られている。
学術振興会第131委員会編、171頁〜195頁(オ
ーム社、昭和58年12月)」に記載されているように
、直流2極スパツタリング、バイアススパッタリング、
高周波スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、
イオンビームスパッタリング等が知られている。
これらのすべての方法は、常温で固体状態にある物質を
イオンビーム、あるいはプラズマ中のイオンでスパッタ
する現象を利用している。従って、その成膜速度は、固
体状態にある物質のスパッタリング率で制約される。
イオンビーム、あるいはプラズマ中のイオンでスパッタ
する現象を利用している。従って、その成膜速度は、固
体状態にある物質のスパッタリング率で制約される。
一方、−酸化炭素やメタン等のガスを冷却し、ファン・
デル・ワールスカでそれらの分子同士を結合させ、固化
物とした状態の物質をイオン照射によりスパッタリング
することが、「ディソープジョン インデユースト バ
イ エレクトロニック トランジション DIET
II (DesorptionInducad by
Electronic Transition DIE
T U )W、 Brenig、 D、 Menzel
[、シュプリンガー社出版、170〜176頁(198
5年)」において論じられている。
デル・ワールスカでそれらの分子同士を結合させ、固化
物とした状態の物質をイオン照射によりスパッタリング
することが、「ディソープジョン インデユースト バ
イ エレクトロニック トランジション DIET
II (DesorptionInducad by
Electronic Transition DIE
T U )W、 Brenig、 D、 Menzel
[、シュプリンガー社出版、170〜176頁(198
5年)」において論じられている。
この場合、照射イオン1個当りに、−酸化炭素やメタン
等のガスを同化状態とした物質が、スパッタリングによ
り分解する原子や分子の数、いわゆるスパッタ率は、約
100〜1000個であることが知られている。
等のガスを同化状態とした物質が、スパッタリングによ
り分解する原子や分子の数、いわゆるスパッタ率は、約
100〜1000個であることが知られている。
また、ガスや固化物に集光したレーザ光を照射し、これ
らの物質に急速にエネルギーを与えてプラズマ状態とし
、そのプラズマ中で発生した粒子を用いて薄膜を形成す
る方法が、特開昭63−177414号公報に示されて
いる。
らの物質に急速にエネルギーを与えてプラズマ状態とし
、そのプラズマ中で発生した粒子を用いて薄膜を形成す
る方法が、特開昭63−177414号公報に示されて
いる。
上記従来技術のうち、イオンやプラズマを用いたスパッ
タリング法は、すべて、常温で固体状態の物質をスパッ
タリングのターゲツト材として用い、前記「薄膜ハンド
ブック」に示されているスパッタリング機構により、タ
ーゲツト材を分解・飛散させて、その飛散スパッタ粒子
により成膜を行なう方式である。この場合、スパッタタ
ーゲットに入射するイオン1個あたりのターゲットのス
パッタ率は、1〜10の値を持ち、その結果、成膜速度
は0.1〜lnm/secと遅いという問題があった。
タリング法は、すべて、常温で固体状態の物質をスパッ
タリングのターゲツト材として用い、前記「薄膜ハンド
ブック」に示されているスパッタリング機構により、タ
ーゲツト材を分解・飛散させて、その飛散スパッタ粒子
により成膜を行なう方式である。この場合、スパッタタ
ーゲットに入射するイオン1個あたりのターゲットのス
パッタ率は、1〜10の値を持ち、その結果、成膜速度
は0.1〜lnm/secと遅いという問題があった。
また、ガスを凝縮して固化物とし、この状態の物質をス
パッタするスパッタリング法は、イオンビーム又はレー
ザビームの照射により、ガスを凝縮する冷却基板の表面
温度が上昇するため、原料ガスの凝縮が必ずしも有効に
行なわれないという問題があった。
パッタするスパッタリング法は、イオンビーム又はレー
ザビームの照射により、ガスを凝縮する冷却基板の表面
温度が上昇するため、原料ガスの凝縮が必ずしも有効に
行なわれないという問題があった。
本発明は、スパッタされた粒子を有効に利用して薄膜を
形成する蒸着装置を提供することを目的とし、さらに、
スパッタされた粒子を有効に利用し得る蒸発源を提供す
ることを目的とし、さらに、スパッタされた粒子を有効
に利用して薄膜を形成する薄膜形成方法を提供すること
を目的とし、さらに、ターゲットとする物質の凝縮を良
好に行なって薄膜を形成する蒸着装置を提供することを
目的とし、さらに、ターゲットとする物質の凝縮を良好
に行なうことのできる蒸発源を提供することを目的とし
、さらに、ターゲットとする物質の凝縮を良好に行なっ
て薄膜を形成する薄膜形成方法を提供することを目的と
する。
形成する蒸着装置を提供することを目的とし、さらに、
スパッタされた粒子を有効に利用し得る蒸発源を提供す
ることを目的とし、さらに、スパッタされた粒子を有効
に利用して薄膜を形成する薄膜形成方法を提供すること
を目的とし、さらに、ターゲットとする物質の凝縮を良
好に行なって薄膜を形成する蒸着装置を提供することを
目的とし、さらに、ターゲットとする物質の凝縮を良好
に行なうことのできる蒸発源を提供することを目的とし
、さらに、ターゲットとする物質の凝縮を良好に行なっ
て薄膜を形成する薄膜形成方法を提供することを目的と
する。
上記目的は、(1)エネルギービームを発射するエネル
ギービーム源、該エネルギービームを集束する集束手段
、該エネルギービームの照射によってスパッタされるタ
ーゲットを保持するターゲット保持手段、上記スパッタ
されたターゲットの粒子を試料上に蒸着するために該試
料を保持する試料保持手段を少なくとも有する蒸着装置
において、上記ターゲット上の上記エネルギービームの
照射位置を、照射中に移動するための移動手段を有する
ことを特徴とする蒸着装置、(2)上記ターゲット保持
手段は、保持されたターゲットが軸対称に、かつ軸の方
向に面して保持される構造であることを特徴とする上記
1記載の蒸着装置。
ギービーム源、該エネルギービームを集束する集束手段
、該エネルギービームの照射によってスパッタされるタ
ーゲットを保持するターゲット保持手段、上記スパッタ
されたターゲットの粒子を試料上に蒸着するために該試
料を保持する試料保持手段を少なくとも有する蒸着装置
において、上記ターゲット上の上記エネルギービームの
照射位置を、照射中に移動するための移動手段を有する
ことを特徴とする蒸着装置、(2)上記ターゲット保持
手段は、保持されたターゲットが軸対称に、かつ軸の方
向に面して保持される構造であることを特徴とする上記
1記載の蒸着装置。
(3)上記ターゲット保持手段は、ターゲットを冷却す
る手段を有することを特徴とする上記1記載の蒸着装置
、(4)上記蒸着装置は、凝縮性気体を供給する供給手
段と、該供給手段より供給された凝縮性気体を上記ター
ゲット保持手段上に凝縮させターゲットとするための冷
却手段とを有することを特徴とする上記1記載の蒸着装
置、(5)上記供給手段は、複数の凝縮性気体を供給す
る構造を有することを特徴とする上記4記載の蒸着装置
、(6)エネルギービームを発射するエネルギービーム
源、該エネルギービームを集束する集束手段、該エネル
ギービームの進行軸に沿って軸対称に配置され、該エネ
ルギービームの照射によってスパッタされるターゲット
を保持するターゲット保持手段、該エネルギービームの
照射位置を上記進行軸に沿って回転対称に移動させるた
めの該エネルギービームの走査手段、スパッタされた該
ターゲットの粒子を試料上に蒸着するために試料を保持
する試料保持手段を有することを特徴とする蒸着装置、
(7)上記ターゲット保持手段は、ターゲットを冷却す
る手段を有することを特徴とする上記6記載の蒸着装置
、(8)上記蒸着装置は、凝縮性気体を供給する供給手
段と、該供給手段より供給された凝縮性気体を上記ター
ゲット保持手段上に凝縮させターゲットとするための冷
却手段とを有することを特徴とする上記6記載の蒸着装
置、(9)上記供給手段は、凝縮性気体を上記エネルギ
ービームの入射側から上記ターゲットに供給する構造を
有することを特徴とする上記8記載の蒸着装置、(10
)上記供給手段は、複数の凝縮性気体を供給する構造を
有することを特徴とする上記8記載の蒸着装置、 (
11)エネルギービームを発射するエネルギービーム源
、該エネルギービームを集束する集束手段、該エネルギ
ービームの照射によってスパッタされるターゲットを保
持するターゲット保持手段を少なくとも有する蒸発源に
おいて、上記ターゲット上の上記エネルギービームの照
射位置を、照射中に移動するための移動手段を有するこ
とを特徴とする蒸発源、(12)上記ターゲット保持手
段は、保持されたターゲットが軸対称に、かつ軸の方向
に面して保持される構造であることを特徴とする上記1
1記載の蒸発源。
る手段を有することを特徴とする上記1記載の蒸着装置
、(4)上記蒸着装置は、凝縮性気体を供給する供給手
段と、該供給手段より供給された凝縮性気体を上記ター
ゲット保持手段上に凝縮させターゲットとするための冷
却手段とを有することを特徴とする上記1記載の蒸着装
置、(5)上記供給手段は、複数の凝縮性気体を供給す
る構造を有することを特徴とする上記4記載の蒸着装置
、(6)エネルギービームを発射するエネルギービーム
源、該エネルギービームを集束する集束手段、該エネル
ギービームの進行軸に沿って軸対称に配置され、該エネ
ルギービームの照射によってスパッタされるターゲット
を保持するターゲット保持手段、該エネルギービームの
照射位置を上記進行軸に沿って回転対称に移動させるた
めの該エネルギービームの走査手段、スパッタされた該
ターゲットの粒子を試料上に蒸着するために試料を保持
する試料保持手段を有することを特徴とする蒸着装置、
(7)上記ターゲット保持手段は、ターゲットを冷却す
る手段を有することを特徴とする上記6記載の蒸着装置
、(8)上記蒸着装置は、凝縮性気体を供給する供給手
段と、該供給手段より供給された凝縮性気体を上記ター
ゲット保持手段上に凝縮させターゲットとするための冷
却手段とを有することを特徴とする上記6記載の蒸着装
置、(9)上記供給手段は、凝縮性気体を上記エネルギ
ービームの入射側から上記ターゲットに供給する構造を
有することを特徴とする上記8記載の蒸着装置、(10
)上記供給手段は、複数の凝縮性気体を供給する構造を
有することを特徴とする上記8記載の蒸着装置、 (
11)エネルギービームを発射するエネルギービーム源
、該エネルギービームを集束する集束手段、該エネルギ
ービームの照射によってスパッタされるターゲットを保
持するターゲット保持手段を少なくとも有する蒸発源に
おいて、上記ターゲット上の上記エネルギービームの照
射位置を、照射中に移動するための移動手段を有するこ
とを特徴とする蒸発源、(12)上記ターゲット保持手
段は、保持されたターゲットが軸対称に、かつ軸の方向
に面して保持される構造であることを特徴とする上記1
1記載の蒸発源。
(13)上記ターゲット保持手段は、ターゲットを冷却
する手段を有することを特徴とする上記11記載の蒸発
源、(14)上記蒸発源は、凝縮性気体を供給する供給
手段と、該供給手段より供給された凝縮性気体を上記タ
ーゲット保持手段上に凝縮させターゲットとするための
冷却手段とを有することを特徴とする上記11記載の蒸
発源、(15)上記供給手段は、複数の凝縮性気体を供
給する構造を有することを特徴とする上記14記載の蒸
発源、(16)ファン・デル・ワールスカ又は水素結合
力で結合したターゲット物質に、−エネルギービームを
その照射位置を移動させながら照射してスパッタし、ス
パッタにより発生した粒子を試料上に蒸着し、該ターゲ
ット物質の少なくとも一部を構成要素とする薄膜を形成
することを特徴とする薄膜形成方法、(17)ターゲッ
ト物質を真空中に導入し、該ターゲット物質の凝固点以
下に冷却された基板上に該ターゲット物質を固化させ、
固化した該ターゲット物質にエネルギービームを、その
照射位置を移動させながら照射してスパッタし、スパッ
タにより発生した粒子を試料上に蒸着し、該ターゲット
物質の少なくとも一部を構成要素とする薄膜を形成する
ことを特徴とする薄膜形成方法によって達成される。
する手段を有することを特徴とする上記11記載の蒸発
源、(14)上記蒸発源は、凝縮性気体を供給する供給
手段と、該供給手段より供給された凝縮性気体を上記タ
ーゲット保持手段上に凝縮させターゲットとするための
冷却手段とを有することを特徴とする上記11記載の蒸
発源、(15)上記供給手段は、複数の凝縮性気体を供
給する構造を有することを特徴とする上記14記載の蒸
発源、(16)ファン・デル・ワールスカ又は水素結合
力で結合したターゲット物質に、−エネルギービームを
その照射位置を移動させながら照射してスパッタし、ス
パッタにより発生した粒子を試料上に蒸着し、該ターゲ
ット物質の少なくとも一部を構成要素とする薄膜を形成
することを特徴とする薄膜形成方法、(17)ターゲッ
ト物質を真空中に導入し、該ターゲット物質の凝固点以
下に冷却された基板上に該ターゲット物質を固化させ、
固化した該ターゲット物質にエネルギービームを、その
照射位置を移動させながら照射してスパッタし、スパッ
タにより発生した粒子を試料上に蒸着し、該ターゲット
物質の少なくとも一部を構成要素とする薄膜を形成する
ことを特徴とする薄膜形成方法によって達成される。
本発明において、エネルギービームは、イオンビーム、
電子ビーム、プラズマ等の粒子線やレーザ光等を用いる
ことができる。イオンビームは、H,He、Ne、Ar
、Xs、Krのいずれか、または少なくともこれらのう
ちの一種を含む混合気体から生成されることが好ましい
。
電子ビーム、プラズマ等の粒子線やレーザ光等を用いる
ことができる。イオンビームは、H,He、Ne、Ar
、Xs、Krのいずれか、または少なくともこれらのう
ちの一種を含む混合気体から生成されることが好ましい
。
本発明において、エネルギービームの照射位置を照射中
に移動させる方法は、エネルギービームを走査してもよ
く、ターゲットを機械的に移動させてもよく、その両者
を組み合わせて行なってもよい。
に移動させる方法は、エネルギービームを走査してもよ
く、ターゲットを機械的に移動させてもよく、その両者
を組み合わせて行なってもよい。
エネルギービームの走査は、例えばエネルギービームが
イオンビームであれば少なくとも2枚の対向電極又は対
向磁極からなるイオンビーム偏向器により行なうことが
できる。
イオンビームであれば少なくとも2枚の対向電極又は対
向磁極からなるイオンビーム偏向器により行なうことが
できる。
本発明において凝縮性気体を用いるとき、そのとして形
成される。これ以外にも四塩化シリコン。
成される。これ以外にも四塩化シリコン。
四塩化チタン、WF、、CFいGaHいアセチレン等を
用いることができ、このような原料からそれぞれSi、
Ti、W、カーボン、 Ge、ポリアセチレンの薄膜を
得ることができる。またきる、さらにまた複数の原料を
用いる例として四塩化チタンと四塩化シリコンからチタ
ンシリサイドの薄膜を、アンモニアガスと三フッ化ボロ
ンがらボロンナイトライドの薄膜を得ることができる。
用いることができ、このような原料からそれぞれSi、
Ti、W、カーボン、 Ge、ポリアセチレンの薄膜を
得ることができる。またきる、さらにまた複数の原料を
用いる例として四塩化チタンと四塩化シリコンからチタ
ンシリサイドの薄膜を、アンモニアガスと三フッ化ボロ
ンがらボロンナイトライドの薄膜を得ることができる。
このように凝縮性気体とは、常温常圧で気体でなくとも
、所望の条件において気体であれば用いることができる
。
、所望の条件において気体であれば用いることができる
。
また、凝縮性気体を凝縮させる場合、ターゲット保持手
段の上記気体が固着する部分の少なくとも表面の材質を
凝縮性気体と共通の元素を含む素材により構成すること
ができる。
段の上記気体が固着する部分の少なくとも表面の材質を
凝縮性気体と共通の元素を含む素材により構成すること
ができる。
エネルギービーム源としてイオン源を用いるとき、軸対
称の構造とすることがイオン出力の点から好ましい。軸
対称のイオンビームは集束手段が単純であり、また回転
走査するための機構も単純である。さらにターゲットも
軸対称とすることにより、イオン源と同じ中心軸上に近
接して配置することが可能である。
称の構造とすることがイオン出力の点から好ましい。軸
対称のイオンビームは集束手段が単純であり、また回転
走査するための機構も単純である。さらにターゲットも
軸対称とすることにより、イオン源と同じ中心軸上に近
接して配置することが可能である。
上記のような軸対象のターゲットとしては、中空円筒状
の形状のものがある。例えば、ターゲット保持手段の凝
縮性気体を凝縮させる面を円筒状に構成し、その内部に
凝縮性気体を凝固させることにより上記形状のターゲッ
トとすることができる。
の形状のものがある。例えば、ターゲット保持手段の凝
縮性気体を凝縮させる面を円筒状に構成し、その内部に
凝縮性気体を凝固させることにより上記形状のターゲッ
トとすることができる。
集束されたエネルギービームをターゲットに照射すると
照射位置のみがスパッタされ、その位置に凹部が形成さ
れる。エネルギービームの照射位置を移動させるとター
ゲットの各部分を平均して用いることができる。
照射位置のみがスパッタされ、その位置に凹部が形成さ
れる。エネルギービームの照射位置を移動させるとター
ゲットの各部分を平均して用いることができる。
また、エネルギービーム源、特にイオン源は軸対称とす
ることがイオン出力の点から望ましいが、同様にターゲ
ットも軸対称に構成することにより、イオン源と同じ中
心軸上に近接して配置することが可能となり、イオン源
から発射されたイオンビームは、はとんど損失なしにス
パッタする領域に導入することができる。
ることがイオン出力の点から望ましいが、同様にターゲ
ットも軸対称に構成することにより、イオン源と同じ中
心軸上に近接して配置することが可能となり、イオン源
から発射されたイオンビームは、はとんど損失なしにス
パッタする領域に導入することができる。
さらに、ターゲットを中空円筒形状とし、その内面をス
パッタされる領域とすることにより、−方の端部よりエ
ネルギービームが入射し、他方の端部よりスパッタされ
た粒子、反射イオンの大部分が出射する構造となるため
、スパッタされた粒子に指向性が付加され、蒸発源とし
ての効率が向上する。
パッタされる領域とすることにより、−方の端部よりエ
ネルギービームが入射し、他方の端部よりスパッタされ
た粒子、反射イオンの大部分が出射する構造となるため
、スパッタされた粒子に指向性が付加され、蒸発源とし
ての効率が向上する。
また、凝縮性気体を凝縮してターゲットとするとき、エ
ネルギービームの照射を受けた部分に熱が発生し上記の
凝縮を妨げるが、エネルギービームの照射中にその照射
位置を移動させれば熱の拡散が有効に行なわれ、供給さ
れた凝縮性気体を有効に冷却して凝縮することができる
。
ネルギービームの照射を受けた部分に熱が発生し上記の
凝縮を妨げるが、エネルギービームの照射中にその照射
位置を移動させれば熱の拡散が有効に行なわれ、供給さ
れた凝縮性気体を有効に冷却して凝縮することができる
。
本発明者等の一部の者は、常温で気体の物質をその融点
以下に保ってターゲットとし、これをイオンビームスパ
ッタすることによってスパッタされた粒子を試料上に薄
膜とする方法について出語している。この場合、イオン
ビーム照射によって表面温度が上昇し、物質の凝結が必
ずしも有効に行なわれないという問題があった1本発明
においてはエネルギービームの照射中にその照射位置を
移動させることにより上記問題をも解決するものである
。
以下に保ってターゲットとし、これをイオンビームスパ
ッタすることによってスパッタされた粒子を試料上に薄
膜とする方法について出語している。この場合、イオン
ビーム照射によって表面温度が上昇し、物質の凝結が必
ずしも有効に行なわれないという問題があった1本発明
においてはエネルギービームの照射中にその照射位置を
移動させることにより上記問題をも解決するものである
。
以下1本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図は本発明の蒸着装置の断面模式図である。蒸発源は真
空容器(ハウジング7)に収容され、試料基板10を保
持する試料基板ホルダ11を有する他の真空容器(ハウ
ジング7′)とフランジによって接続されている6図に
は二つのハウジング7.7′は一体に記載しである。
図は本発明の蒸着装置の断面模式図である。蒸発源は真
空容器(ハウジング7)に収容され、試料基板10を保
持する試料基板ホルダ11を有する他の真空容器(ハウ
ジング7′)とフランジによって接続されている6図に
は二つのハウジング7.7′は一体に記載しである。
全体は左側より大きくイオン源12′、集束電極6、イ
オンビーム偏向電極4、ソースガス供給プレート8.冷
却基板9から成り、中心軸に対して軸対称な構造である
。
オンビーム偏向電極4、ソースガス供給プレート8.冷
却基板9から成り、中心軸に対して軸対称な構造である
。
イオン源12′はカード51とアノードハウジング12
、及び中間電極5より構成される。イオン化ガス供給管
15よりArを1O−3Torr台で供給し、磁場コイ
ル52によりピンチされたプラズマアークを発生させる
sArイオンは集束電極6により引出され、イオンビー
ム偏向電極4及びソースガス供給プレート8と共に構成
されるアインツエルレンズにより集束され、スパッタ領
域に導入される。イオンビーム偏向電極4は円筒2個2
組が対向した4電極構造である。ソースガス供給プレー
ト8の背後には円筒形の冷却基板9があり、これは液体
窒素ジャケット2、及び凝縮ターゲット1より構成され
る0本実施例の場合、凝縮ターゲット1はシリコンブロ
ックを加工し、内面は円筒形、外面は円錐形とし、同率
のテーパで内面を形成した液体窒素ジャケット2に嵌め
込んで固定した。この形状は凝縮ターゲット1と液体窒
素ジャケット2との接触を強固なものにして熱抵抗をで
きるだけ小さくすると共に、蒸着源出口端からの凝縮タ
ーゲットの交換を容易ならしめるためである。
、及び中間電極5より構成される。イオン化ガス供給管
15よりArを1O−3Torr台で供給し、磁場コイ
ル52によりピンチされたプラズマアークを発生させる
sArイオンは集束電極6により引出され、イオンビー
ム偏向電極4及びソースガス供給プレート8と共に構成
されるアインツエルレンズにより集束され、スパッタ領
域に導入される。イオンビーム偏向電極4は円筒2個2
組が対向した4電極構造である。ソースガス供給プレー
ト8の背後には円筒形の冷却基板9があり、これは液体
窒素ジャケット2、及び凝縮ターゲット1より構成され
る0本実施例の場合、凝縮ターゲット1はシリコンブロ
ックを加工し、内面は円筒形、外面は円錐形とし、同率
のテーパで内面を形成した液体窒素ジャケット2に嵌め
込んで固定した。この形状は凝縮ターゲット1と液体窒
素ジャケット2との接触を強固なものにして熱抵抗をで
きるだけ小さくすると共に、蒸着源出口端からの凝縮タ
ーゲットの交換を容易ならしめるためである。
ソースガス供給プレート8は円板状であるが、中心孔の
周辺に設けた噴気孔は冷却基板9側に向かって開口して
おり、また、冷却基板9の長さは内径の約2倍あるため
、導入したソースガス分子のうち、凝縮ターゲット1の
内面に衝突しないで蒸着源を出る確率は7%以下と小さ
い。この無衝突で出るソースガス分子もイオンビーム進
行方向に指向性があり、試料基板面上に成膜する目的に
は有効に利用できる。凝縮ターゲット1の内面に衝突し
たソースガスはほぼ付着係数が1に近く、大部分が有効
に凝縮し、凝縮ターゲット1の内面に凝結ソース13の
層を形成する。
周辺に設けた噴気孔は冷却基板9側に向かって開口して
おり、また、冷却基板9の長さは内径の約2倍あるため
、導入したソースガス分子のうち、凝縮ターゲット1の
内面に衝突しないで蒸着源を出る確率は7%以下と小さ
い。この無衝突で出るソースガス分子もイオンビーム進
行方向に指向性があり、試料基板面上に成膜する目的に
は有効に利用できる。凝縮ターゲット1の内面に衝突し
たソースガスはほぼ付着係数が1に近く、大部分が有効
に凝縮し、凝縮ターゲット1の内面に凝結ソース13の
層を形成する。
次にこの蒸着装置の動作について説明する。
Arの導入により得られるArイオン電流は約2履Aで
、イオン源12′は冷却基板9に対して+2kVに印加
される。イオンビーム偏向電極4にはビームを偏向回転
走査するために±A I、sinω。を及び±Aoco
sω。tの周期的な電圧が印加されるが、さらにイオン
ビームの集束点を凝結ソース13の全域にわたって軸方
向に走査するため、Aoはω、(ω。のゆっくりした周
期ω1で鋸歯状で変調される。
、イオン源12′は冷却基板9に対して+2kVに印加
される。イオンビーム偏向電極4にはビームを偏向回転
走査するために±A I、sinω。を及び±Aoco
sω。tの周期的な電圧が印加されるが、さらにイオン
ビームの集束点を凝結ソース13の全域にわたって軸方
向に走査するため、Aoはω、(ω。のゆっくりした周
期ω1で鋸歯状で変調される。
さらにイオンビーム偏向電極4には集束電極6とソース
ガス供給プレート8(両者は通常接地電位)と共に構、
成されるアインツエルレンズの集束電圧A2が印加され
るが、これも上記集束点の移動に伴って軸方向で変化さ
せるようω、に同期して鋸歯状に変調される。
ガス供給プレート8(両者は通常接地電位)と共に構、
成されるアインツエルレンズの集束電圧A2が印加され
るが、これも上記集束点の移動に伴って軸方向で変化さ
せるようω、に同期して鋸歯状に変調される。
以上の構成によって、Arイオンビームは集束された状
態を保ちながら凝縮ターゲツト1内面を円を描きつつ軸
方向に移動するように照射し、ソースガスの凝縮により
形成される凝結ソース13をスパッタする。同一領域を
スパッタするのは鋸歯状変調波の周期であり、−度ビー
ムによるスパッタを受けた面は、次にビームが来るまで
の時間、冷却され、新たなソースガスが凝縮する。
態を保ちながら凝縮ターゲツト1内面を円を描きつつ軸
方向に移動するように照射し、ソースガスの凝縮により
形成される凝結ソース13をスパッタする。同一領域を
スパッタするのは鋸歯状変調波の周期であり、−度ビー
ムによるスパッタを受けた面は、次にビームが来るまで
の時間、冷却され、新たなソースガスが凝縮する。
本実施例では非晶質SiH薄膜を形成するため、ソース
ガスとして100%5i2H,を用いた。このガスは1
気圧での融点が−132,5℃、沸点が一15℃であり
、冷却用冷媒として液体窒素を用い、スパッタしない場
合、凝縮ターゲット1に固体として凝結する・スパッタ
時の凝縮ターゲット表面の状態は固体であるか否かは不
明であるが、15canの導入に対してほぼIAのイオ
ン電流相当のスパッタ粒子束が得られており、有効に凝
縮しているものと思われる。この蒸着装置を使用し、蒸
発源から20cm離した基板上に15人/secの割合
で非晶質SiHの堆積が認められた。試料基板は約20
0℃に加熱されているが、この温度ではガス相からの膜
形成はないため、成膜には方向性スパッタと共に1次イ
オンの照射が寄与している。指向性のある本蒸着装置の
もう一つの効果である。
ガスとして100%5i2H,を用いた。このガスは1
気圧での融点が−132,5℃、沸点が一15℃であり
、冷却用冷媒として液体窒素を用い、スパッタしない場
合、凝縮ターゲット1に固体として凝結する・スパッタ
時の凝縮ターゲット表面の状態は固体であるか否かは不
明であるが、15canの導入に対してほぼIAのイオ
ン電流相当のスパッタ粒子束が得られており、有効に凝
縮しているものと思われる。この蒸着装置を使用し、蒸
発源から20cm離した基板上に15人/secの割合
で非晶質SiHの堆積が認められた。試料基板は約20
0℃に加熱されているが、この温度ではガス相からの膜
形成はないため、成膜には方向性スパッタと共に1次イ
オンの照射が寄与している。指向性のある本蒸着装置の
もう一つの効果である。
なお1本実施例ではソースガスとして無機材料を用いた
が、本発明は有機材料や複合材料のスパッタ被着にも好
適である。また実施例では常温で気体の材料を用いたが
、少なくともガス供給プレートから供給される状態が気
体であれば、本発明の適用が可能である。その場合、加
温装置付きのガス供給システム等を用いる。
が、本発明は有機材料や複合材料のスパッタ被着にも好
適である。また実施例では常温で気体の材料を用いたが
、少なくともガス供給プレートから供給される状態が気
体であれば、本発明の適用が可能である。その場合、加
温装置付きのガス供給システム等を用いる。
また、実施例では単一種のガスを用いたが、本発明の構
成では複数種のガスの同時供給による混合性薄膜の形成
も可能であり、また複数のガスを切替えて供給すること
により、多層膜や超格子構造膜、傾斜組成膜等を形成す
ることも可能である。
成では複数種のガスの同時供給による混合性薄膜の形成
も可能であり、また複数のガスを切替えて供給すること
により、多層膜や超格子構造膜、傾斜組成膜等を形成す
ることも可能である。
また、本実施例ではソースガスの還元作用のみを対象と
したが、酸化性あるいは反応性ガスの同時供給により、
反応生成物薄膜の形成も可能である。
したが、酸化性あるいは反応性ガスの同時供給により、
反応生成物薄膜の形成も可能である。
次に他の実施例を第2図により説明する。本実施例はイ
オン源12′のビーム引出し孔を紙面に乗直な方向に長
いスリット状とし、それに伴ってイオンビーム偏向電極
4、冷却基板9等も紙面に垂直な方向に長くしたもので
ある0本実施例におけるイオンビーム偏向電極4は上下
2枚から成り、イオンビームを上下に走査するようにな
っている。
オン源12′のビーム引出し孔を紙面に乗直な方向に長
いスリット状とし、それに伴ってイオンビーム偏向電極
4、冷却基板9等も紙面に垂直な方向に長くしたもので
ある0本実施例におけるイオンビーム偏向電極4は上下
2枚から成り、イオンビームを上下に走査するようにな
っている。
本発明によると大面積の試料を処理する場合に特に効率
的であるという特徴がある。
的であるという特徴がある。
次に本発明のさらに他の実施例を第3図により説明する
。第3図は第1図に示した蒸着装置の冷却基板9をロー
ル状にして回転させたものである。
。第3図は第1図に示した蒸着装置の冷却基板9をロー
ル状にして回転させたものである。
このときソースガス供給プレート8のガス供給口を冷却
基板9のビーム照射側と180°反対側に向けて開口す
る。こうすることにより、ビーム照射側の真空度を悪化
させることなくスパッタ作用が行なえる。ビーム照射時
の真空度悪化を抑えることにより、イオンビーム16の
荷電変換作用を抑えることができ、またスパッタ粒子の
エネルギー幅が広がるのも抑えられ、単色性のよいスパ
ッタ粒子ビームが得られる。
基板9のビーム照射側と180°反対側に向けて開口す
る。こうすることにより、ビーム照射側の真空度を悪化
させることなくスパッタ作用が行なえる。ビーム照射時
の真空度悪化を抑えることにより、イオンビーム16の
荷電変換作用を抑えることができ、またスパッタ粒子の
エネルギー幅が広がるのも抑えられ、単色性のよいスパ
ッタ粒子ビームが得られる。
次に第4図により本発明の別の実施例を説明する。本実
施例は上記第3図に示した実施例におけるロール状の冷
却基板9の回転軸を、イオンビーム16の進行方向と平
行にした構成となっている。
施例は上記第3図に示した実施例におけるロール状の冷
却基板9の回転軸を、イオンビーム16の進行方向と平
行にした構成となっている。
本構成のようにすることで、冷却基板9を複数個設ける
ことができる0図には冷却基板9は2個しか示していな
いが、例えば1図の紙面の奥と手前に同様の冷却基板を
設けることができる。そこで異なる幾つかのソースガス
を各々の冷却基板9に凝縮させることで、試料基板に容
易に多層膜や複合膜を形成することが可能となる0本実
施例は複数のソースガスを凝結させてスパッタさせる場
合に特に効果がある。
ことができる0図には冷却基板9は2個しか示していな
いが、例えば1図の紙面の奥と手前に同様の冷却基板を
設けることができる。そこで異なる幾つかのソースガス
を各々の冷却基板9に凝縮させることで、試料基板に容
易に多層膜や複合膜を形成することが可能となる0本実
施例は複数のソースガスを凝結させてスパッタさせる場
合に特に効果がある。
本発明によれば、エネルギービームの照射位置を移動さ
せることにより、ターゲットの各部分を平均して用いる
ことができる。
せることにより、ターゲットの各部分を平均して用いる
ことができる。
また、エネルギービーム源から発射されたエネルギービ
ームをほとんど損失なしにスパッタされる領域に導入で
き、さらにスパッタされた粒子を有効に利用することが
できる。
ームをほとんど損失なしにスパッタされる領域に導入で
き、さらにスパッタされた粒子を有効に利用することが
できる。
さらにまた、凝縮性気体を凝縮してターゲットとすると
き、エネルギービームの照射中にその照射位置を移動さ
せることにより、エネルギービームの照射による熱の拡
散を有効に行なうことができ、供給される凝縮性気体を
有効に凝縮することができる。
き、エネルギービームの照射中にその照射位置を移動さ
せることにより、エネルギービームの照射による熱の拡
散を有効に行なうことができ、供給される凝縮性気体を
有効に凝縮することができる。
第1図は、本発明の蒸着装置の一実施例の断面模式図、
第2図、第3図、第4図は、本発明の他の実施例の蒸着
装置の蒸発源の断面模式図である。 1・・・凝縮ターゲット 2・・・液体窒素ジャケッ
ト3・・・冷媒供給管 4・・・イオンビーム偏向電極 5・・・中間電極 6・・・集束電極7.7′
・・・ハウジング(真空容器)8・・・ソースガス供給
プレート 9・・・冷却基板 10・・・試料基板11・
・・試料基板ホルダ 12・・・アノードハウジング
12′ ・・・イオン源 13・・・凝結ソース
14・・・ヒータ 15・・・イオン化ガス
供給管16・・・イオンビーム 51・・・カソー
ド52・・・磁場コイル
第2図、第3図、第4図は、本発明の他の実施例の蒸着
装置の蒸発源の断面模式図である。 1・・・凝縮ターゲット 2・・・液体窒素ジャケッ
ト3・・・冷媒供給管 4・・・イオンビーム偏向電極 5・・・中間電極 6・・・集束電極7.7′
・・・ハウジング(真空容器)8・・・ソースガス供給
プレート 9・・・冷却基板 10・・・試料基板11・
・・試料基板ホルダ 12・・・アノードハウジング
12′ ・・・イオン源 13・・・凝結ソース
14・・・ヒータ 15・・・イオン化ガス
供給管16・・・イオンビーム 51・・・カソー
ド52・・・磁場コイル
Claims (17)
- 1.エネルギービームを発射するエネルギービーム源、
該エネルギービームを集束する集束手段、該エネルギー
ビームの照射によってスパッタされるターゲットを保持
するターゲット保持手段、上記スパッタされたターゲッ
トの粒子を試料上に蒸着するために該試料を保持する試
料保持手段を少なくとも有する蒸着装置において、上記
ターゲット上の上記エネルギービームの照射位置を、照
射中に移動するための移動手段を有することを特徴とす
る蒸着装置。 - 2.上記ターゲット保持手段は、保持されたターゲット
が軸対称に、かつ軸の方向に面して保持される構造であ
ることを特徴とする請求項1記載の蒸着装置。 - 3.上記ターゲット保持手段は、ターゲットを冷却する
手段を有することを特徴とする請求項1記載の蒸着装置
。 - 4.上記蒸着装置は、凝縮性気体を供給する供給手段と
、該供給手段より供給された凝縮性気体を上記ターゲッ
ト保持手段上に凝縮させターゲットとするための冷却手
段とを有することを特徴とする請求項1記載の蒸着装置
。 - 5.上記供給手段は、複数の凝縮性気体を供給する構造
を有することを特徴とする請求項4記載の蒸着装置。 - 6.エネルギービームを発射するエネルギービーム源、
該エネルギービームを集束する集束手段、該エネルギー
ビームの進行軸に沿って軸対称に配置され、該エネルギ
ービームの照射によってスパッタされるターゲットを保
持するターゲット保持手段、該エネルギービームの照射
位置を上記進行軸に沿って回転対称に移動させるための
該エネルギービームの走査手段、スパッタされた該ター
ゲットの粒子を試料上に蒸着するために試料を保持する
試料保持手段を有することを特徴とする蒸着装置。 - 7.上記ターゲット保持手段は、ターゲットを冷却する
手段を有することを特徴とする請求項6記載の蒸着装置
。 - 8.上記蒸着装置は、凝縮性気体を供給する供給手段と
、該供給手段より供給された凝縮性気体を上記ターゲッ
ト保持手段上に凝縮させターゲットとするための冷却手
段とを有することを特徴とする請求項6記載の蒸着装置
。 - 9.上記供給手段は、凝縮性気体を上記エネルギービー
ムの入射側から上記ターゲットに供給する構造を有する
ことを特徴とする請求項8記載の蒸着装置。 - 10.上記供給手段は、複数の凝縮性気体を供給する構
造を有することを特徴とする請求項8記載の蒸着装置。 - 11.エネルギービームを発射するエネルギービーム源
、該エネルギービームを集束する集束手段、該エネルギ
ービームの照射によってスパッタされるターゲットを保
持するターゲット保持手段を少なくとも有する蒸発源に
おいて、上記ターゲット上の上記エネルギービームの照
射位置を、照射中に移動するための移動手段を有するこ
とを特徴とする蒸発源。 - 12.上記ターゲット保持手段は、保持されたターゲッ
トが軸対称に、かつ軸の方向に面して保持される構造で
あることを特徴とする請求項11記載の蒸発源。 - 13.上記ターゲット保持手段は、ターゲットを冷却す
る手段を有することを特徴とする請求項11記載の蒸発
源。 - 14.上記蒸発源は、凝縮性気体を供給する供給手段と
、該供結手段より供給された凝縮性気体を上記ターゲッ
ト保持手段上に凝縮させターゲットとするための冷却手
段とを有することを特徴とする請求項11記載の蒸発源
。 - 15.上記供給手段は、複数の凝縮性気体を供給する構
造を有することを特徴とする請求項14記載の蒸発源。 - 16.ファン・デル・ワールスカ又は水素結合力で結合
したターゲット物質に、エネルギービームをその照射位
置を移動させながら照射してスパッタし、スパッタによ
り発生した粒子を試料上に蒸着し、該ターゲット物質の
少なくとも一部を構成要素とする薄膜を形成することを
特徴とする薄膜形成方法。 - 17.ターゲット物質を真空中に導入し、該ターゲット
物質の凝固点以下に冷却された基板上に該ターゲット物
質を固化させ、固化した該ターゲット物質にエネルギー
ビームを、その照射位置を移動させながら照射してスパ
ッタし、スパッタにより発生した粒子を試料上に蒸着し
、該ターゲット物質の少なくとも一部を構成要素とする
薄膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14661289A JPH0313571A (ja) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | 蒸着装置、蒸発源及び薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14661289A JPH0313571A (ja) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | 蒸着装置、蒸発源及び薄膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0313571A true JPH0313571A (ja) | 1991-01-22 |
Family
ID=15411674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14661289A Pending JPH0313571A (ja) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | 蒸着装置、蒸発源及び薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0313571A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5937896A (en) * | 1998-08-07 | 1999-08-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Check valve and seating valve |
| JP2004238701A (ja) * | 2003-02-07 | 2004-08-26 | Dainippon Printing Co Ltd | イオンプレーティング装置およびこれを用いた成膜方法 |
-
1989
- 1989-06-12 JP JP14661289A patent/JPH0313571A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5937896A (en) * | 1998-08-07 | 1999-08-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Check valve and seating valve |
| JP2004238701A (ja) * | 2003-02-07 | 2004-08-26 | Dainippon Printing Co Ltd | イオンプレーティング装置およびこれを用いた成膜方法 |
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