JPH031379B2 - - Google Patents
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- JPH031379B2 JPH031379B2 JP9256886A JP9256886A JPH031379B2 JP H031379 B2 JPH031379 B2 JP H031379B2 JP 9256886 A JP9256886 A JP 9256886A JP 9256886 A JP9256886 A JP 9256886A JP H031379 B2 JPH031379 B2 JP H031379B2
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
〔発明の技術分野〕
本発明は改良された真空蒸着方法およびその装
置に関し、より詳細には蒸着材の気体をパルス状
に真空蒸着装置に供給する真空蒸着方法とその装
置に関する。 〔従来技術〕 従来、化成蒸着法と呼ばれる蒸着方法では、
10-3〜10T-4orr程度の比較的圧力の高い蒸着材
の気体を蒸着装置中の蒸着容器中に導入して、ま
たは導入しながら減圧下で被蒸着材に蒸着材を蒸
着していた。 ところが、かかる化成蒸着方法では、蒸着材の
気体の蒸着容器への導入および停止に時間がかか
り、蒸着条件の精密な制御が難であつた。 しかも蒸着材気体の導入によつて蒸着容器の平
均的真空度が低下するので、蒸着膜をその都度分
析することが不可能であつた。 〔発明の目的〕 本発明は上記従来の欠点を解消し、蒸着材の気
体流の真空蒸着装置への供給を高速で遮断するこ
とができ、蒸着条件の精密な制御が可能であり、
しかも蒸着中の蒸着膜を基の場で分析することが
できる蒸着方法とその装置を提供することを目的
とするものである。 〔発明の構成〕 上記目的を達成する本発明のパルス分子線蒸着
方法は、真空蒸着装置内の被蒸着材上に蒸着材の
気体流をパルス状で噴射させて該被蒸着材に前記
蒸着材を蒸着させることを特徴とするものであ
る。 また本発明のパルス分子線蒸着装置は、パルス
分子線発生装置と真空蒸着装置との組合せからな
り、該パルス分子線発生装置が蒸着材の気体を収
容する容器と、該容器の噴出口の内側に設けた噴
出気体流の高速遮断手段、および該手段と連結し
たパルス電圧発生源とからなることを特徴とする
ものである。 まず、本発明のパルス分子線蒸着装置を図面に
もとづき説明する。 第１図は本発明において真空蒸着装置と組合さ
れるパルス分子線発生装置の態様を示す。 パルス分子線発生装置１は蒸着材の気体を収容
するる容器２と、この容器２に形成された気体流
噴出口３の内側に設けた噴出気体流の高速遮断手
段４およびこの高速遮断手段４と連結したパルス
電圧発生源５とから構成され、容器２内には通常
では10気圧以下の蒸着材気体が収容され、この気
体２は弁８および管路９を経て導入される。 ここで本発明における気体流とは、通常の気体
の流れの他に、気相の中を移動することが可能な
あらゆる形態のもの、例えば金属蒸気、金属クラ
スター、超微粒子、イオンのようなものの流れを
も含むものである。 従つて、この意味において本発明は分子線に限
定されるものではなく、広い範囲の気相中のビー
ムを対象とするものである。 噴出気体流の高速遮断手段４は、例えば圧電体
素子６、または電磁ソレノイド素子、或いはこれ
らと同様の作用を有する素子と、この素子６の先
端に接着された気体流噴出口閉鎖部材７とから形
成されている。 気体噴出口閉鎖部材７は、高硬度材料、例えば
タングステンカーバイドあるいは樹脂、例えばバ
イトンからなり、気体噴出口３に接する側は表面
が平滑に研摩されているる。 この閉鎖部材７は、通常は容器２内に収容され
た蒸着材の気体によつて噴出口３に押し付けられ
ていて、噴出口３からの蒸着材気体の漏洩を防い
でいる。 パルス電圧発生源からは、圧電子素子６に80〜
140Vのパルス電圧が印加され、圧電体素子６は
収縮して、容器２に収容されていた蒸着材気体が
噴出口３から噴出する。 パルス電圧の印加が中止すると、圧電体素子６
の形状が元に復し、閉鎖部材７が再び噴出口３に
接して噴出口３が閉鎖される。 このように圧電体素子６へのパルス電圧の印
加、中止が繰り返されることによつて蒸着材気体
が噴出口３からパルス状に噴出される。 容器５の外壁には、蒸着材からの輻射熱による
圧電素体子６の性能低下を防止するために冷却機
構、たとえば冷却剤の循環管が取り付けられてい
る。 噴出口３からパルス状に噴出した蒸着材気体
は、パルス分子線発生装置が組合された真空蒸着
装置（図示せず）に導かれ、被蒸着材に照射さ
れ、以後は通常の蒸着装置のおけると同様の過程
に従つて被蒸着材に蒸着される。 ここで本発明において、パルス分子線発生装置
と組み合される真空蒸着装置は特に限定されるも
のではなく、例えば通常の真空蒸着装置の外に、
クラスターイオンビーム装置、クヌーセンセルを
用いた蒸着装置、イオン化蒸着装置、イオンスパ
ツタリグ装置、マグネトロンスパツタリワング装
置等を挙げることができる。 一回のパルスによつて被蒸着材に照射される蒸
着材気体の量は、圧電素子体に印加されるパルス
電圧の持続時間Δt、容器２内に導入される蒸着
材気体の圧力およびパルスの回数によつて変える
ことができる。 また本発明においては、上述したパルス分子線
発生装置のみでも被蒸着材に蒸着材の薄膜を形成
することができるが、パルス分子線発生装置で形
成された蒸着材気体流を、他の如何なる蒸着材気
体発生装置で形成された気体流と組み合せて使用
することもできる。 この場合には、パルス分子線発生装置で発生し
た気体流を、他の蒸着材気体流発生装置からの気
体流と合併して、または交互に被蒸着材に供給す
ることにより蒸着が行われる。 更に、前記パルス分子線発生装置は、２台以上
を同時に同一の蒸着装置に組み込むことも可能で
ある。 この場合には、２台以上のパルス分子線発生装
置を同時に、または交互に作動させて蒸着が行な
われる。 更にまた、前記パルス分子線発生装置からのパ
ルス状気体流を電子、イオンまたは光によつて活
性化して被蒸着材への蒸着を促進することもでき
る。 次に本発明のパルス分子線蒸着装置の機能をパ
ルス分子線発生装置が電子線加熱蒸着源を有する
真空蒸着装置と組合された場合について説明す
る。 第２図においては、パルス分子線発生装置１が
２基の電子線加熱蒸着源１１および１２と組合わ
されて真空蒸着装置１３が形成されている。 電子線加熱蒸着源１１，１２は、それぞれ水晶
式膜厚計１４，１５によりり蒸着速度をコントロ
ールすることが可能であり、所定の膜厚に達した
ときにシヤツター機構１６，１７によりそれぞれ
独立に蒸着源からのビームを遮断することが可能
である。 このようにして、電子線加熱蒸着源１１，１２
により生成したビームを、加熱装置１８により所
定の温度に保持された被蒸着材１９、たとえば蒸
着基板に照射して蒸着を行う。 一方、パルス分子線発生装置１で発生したパル
ス状の蒸着材気体を蒸着源１１，１２からのビー
ムと同時に、または蒸着源１１，１２からのビー
ムで蒸着を行わせた後にパルス分子線発生装置１
からのパルス状気体流を所定回数噴射させる操作
を蒸着基板１９上の全膜厚が所定の値に達するま
で交互に繰り返す。 なお、蒸着基板１９上の膜厚、組成および構造
は高速電子線回折装置２０および２１によつて、
蒸着膜表面からの解析パターンを時々刻々解析す
ることにより知ることができる。 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、気体噴出流
の高速遮断手段によつパルス状の蒸着材気体流が
形成され、この気体流が真空蒸着装置に供給され
るので、真空蒸着装置全体の真空雰囲気を大きく
変化させることがなく、被蒸着材近傍のガス圧の
みを高速制御できる。 また、真空度は、高速電子線回折装置や質量分
析計を作動させるのに十分な真空度に保つことが
可能であり、薄膜作製中に蒸着膜をその場で分析
することができる。 従つて、組成および構造がよく制御された薄膜
を被蒸着材上に形成することができる。 以下、本発明の実施例を述べる。 〔実施例〕 第２図に示したパルス分子線蒸着装置を用いて
酸化チタンの薄膜を基板上に形成した。 電子線加熱蒸着源１１，１２で発生したチタニ
ウム蒸気を、蒸着速度0.5Å／secで、700℃に保
持した石英基板１９上に2.25Å蒸着し、しかる後
にパルス分子線発生装置１の背圧に酸素ガスを
0.34気圧導入してパルス状気体流をパルス印加電
圧120V、パルス巾3msecの条件でＮ回、基板１
９上に噴射させた。 このサイクルを600回繰り返して下記第１表に
示した酸化チタンの薄膜を得た。
置に関し、より詳細には蒸着材の気体をパルス状
に真空蒸着装置に供給する真空蒸着方法とその装
置に関する。 〔従来技術〕 従来、化成蒸着法と呼ばれる蒸着方法では、
10-3〜10T-4orr程度の比較的圧力の高い蒸着材
の気体を蒸着装置中の蒸着容器中に導入して、ま
たは導入しながら減圧下で被蒸着材に蒸着材を蒸
着していた。 ところが、かかる化成蒸着方法では、蒸着材の
気体の蒸着容器への導入および停止に時間がかか
り、蒸着条件の精密な制御が難であつた。 しかも蒸着材気体の導入によつて蒸着容器の平
均的真空度が低下するので、蒸着膜をその都度分
析することが不可能であつた。 〔発明の目的〕 本発明は上記従来の欠点を解消し、蒸着材の気
体流の真空蒸着装置への供給を高速で遮断するこ
とができ、蒸着条件の精密な制御が可能であり、
しかも蒸着中の蒸着膜を基の場で分析することが
できる蒸着方法とその装置を提供することを目的
とするものである。 〔発明の構成〕 上記目的を達成する本発明のパルス分子線蒸着
方法は、真空蒸着装置内の被蒸着材上に蒸着材の
気体流をパルス状で噴射させて該被蒸着材に前記
蒸着材を蒸着させることを特徴とするものであ
る。 また本発明のパルス分子線蒸着装置は、パルス
分子線発生装置と真空蒸着装置との組合せからな
り、該パルス分子線発生装置が蒸着材の気体を収
容する容器と、該容器の噴出口の内側に設けた噴
出気体流の高速遮断手段、および該手段と連結し
たパルス電圧発生源とからなることを特徴とする
ものである。 まず、本発明のパルス分子線蒸着装置を図面に
もとづき説明する。 第１図は本発明において真空蒸着装置と組合さ
れるパルス分子線発生装置の態様を示す。 パルス分子線発生装置１は蒸着材の気体を収容
するる容器２と、この容器２に形成された気体流
噴出口３の内側に設けた噴出気体流の高速遮断手
段４およびこの高速遮断手段４と連結したパルス
電圧発生源５とから構成され、容器２内には通常
では10気圧以下の蒸着材気体が収容され、この気
体２は弁８および管路９を経て導入される。 ここで本発明における気体流とは、通常の気体
の流れの他に、気相の中を移動することが可能な
あらゆる形態のもの、例えば金属蒸気、金属クラ
スター、超微粒子、イオンのようなものの流れを
も含むものである。 従つて、この意味において本発明は分子線に限
定されるものではなく、広い範囲の気相中のビー
ムを対象とするものである。 噴出気体流の高速遮断手段４は、例えば圧電体
素子６、または電磁ソレノイド素子、或いはこれ
らと同様の作用を有する素子と、この素子６の先
端に接着された気体流噴出口閉鎖部材７とから形
成されている。 気体噴出口閉鎖部材７は、高硬度材料、例えば
タングステンカーバイドあるいは樹脂、例えばバ
イトンからなり、気体噴出口３に接する側は表面
が平滑に研摩されているる。 この閉鎖部材７は、通常は容器２内に収容され
た蒸着材の気体によつて噴出口３に押し付けられ
ていて、噴出口３からの蒸着材気体の漏洩を防い
でいる。 パルス電圧発生源からは、圧電子素子６に80〜
140Vのパルス電圧が印加され、圧電体素子６は
収縮して、容器２に収容されていた蒸着材気体が
噴出口３から噴出する。 パルス電圧の印加が中止すると、圧電体素子６
の形状が元に復し、閉鎖部材７が再び噴出口３に
接して噴出口３が閉鎖される。 このように圧電体素子６へのパルス電圧の印
加、中止が繰り返されることによつて蒸着材気体
が噴出口３からパルス状に噴出される。 容器５の外壁には、蒸着材からの輻射熱による
圧電素体子６の性能低下を防止するために冷却機
構、たとえば冷却剤の循環管が取り付けられてい
る。 噴出口３からパルス状に噴出した蒸着材気体
は、パルス分子線発生装置が組合された真空蒸着
装置（図示せず）に導かれ、被蒸着材に照射さ
れ、以後は通常の蒸着装置のおけると同様の過程
に従つて被蒸着材に蒸着される。 ここで本発明において、パルス分子線発生装置
と組み合される真空蒸着装置は特に限定されるも
のではなく、例えば通常の真空蒸着装置の外に、
クラスターイオンビーム装置、クヌーセンセルを
用いた蒸着装置、イオン化蒸着装置、イオンスパ
ツタリグ装置、マグネトロンスパツタリワング装
置等を挙げることができる。 一回のパルスによつて被蒸着材に照射される蒸
着材気体の量は、圧電素子体に印加されるパルス
電圧の持続時間Δt、容器２内に導入される蒸着
材気体の圧力およびパルスの回数によつて変える
ことができる。 また本発明においては、上述したパルス分子線
発生装置のみでも被蒸着材に蒸着材の薄膜を形成
することができるが、パルス分子線発生装置で形
成された蒸着材気体流を、他の如何なる蒸着材気
体発生装置で形成された気体流と組み合せて使用
することもできる。 この場合には、パルス分子線発生装置で発生し
た気体流を、他の蒸着材気体流発生装置からの気
体流と合併して、または交互に被蒸着材に供給す
ることにより蒸着が行われる。 更に、前記パルス分子線発生装置は、２台以上
を同時に同一の蒸着装置に組み込むことも可能で
ある。 この場合には、２台以上のパルス分子線発生装
置を同時に、または交互に作動させて蒸着が行な
われる。 更にまた、前記パルス分子線発生装置からのパ
ルス状気体流を電子、イオンまたは光によつて活
性化して被蒸着材への蒸着を促進することもでき
る。 次に本発明のパルス分子線蒸着装置の機能をパ
ルス分子線発生装置が電子線加熱蒸着源を有する
真空蒸着装置と組合された場合について説明す
る。 第２図においては、パルス分子線発生装置１が
２基の電子線加熱蒸着源１１および１２と組合わ
されて真空蒸着装置１３が形成されている。 電子線加熱蒸着源１１，１２は、それぞれ水晶
式膜厚計１４，１５によりり蒸着速度をコントロ
ールすることが可能であり、所定の膜厚に達した
ときにシヤツター機構１６，１７によりそれぞれ
独立に蒸着源からのビームを遮断することが可能
である。 このようにして、電子線加熱蒸着源１１，１２
により生成したビームを、加熱装置１８により所
定の温度に保持された被蒸着材１９、たとえば蒸
着基板に照射して蒸着を行う。 一方、パルス分子線発生装置１で発生したパル
ス状の蒸着材気体を蒸着源１１，１２からのビー
ムと同時に、または蒸着源１１，１２からのビー
ムで蒸着を行わせた後にパルス分子線発生装置１
からのパルス状気体流を所定回数噴射させる操作
を蒸着基板１９上の全膜厚が所定の値に達するま
で交互に繰り返す。 なお、蒸着基板１９上の膜厚、組成および構造
は高速電子線回折装置２０および２１によつて、
蒸着膜表面からの解析パターンを時々刻々解析す
ることにより知ることができる。 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、気体噴出流
の高速遮断手段によつパルス状の蒸着材気体流が
形成され、この気体流が真空蒸着装置に供給され
るので、真空蒸着装置全体の真空雰囲気を大きく
変化させることがなく、被蒸着材近傍のガス圧の
みを高速制御できる。 また、真空度は、高速電子線回折装置や質量分
析計を作動させるのに十分な真空度に保つことが
可能であり、薄膜作製中に蒸着膜をその場で分析
することができる。 従つて、組成および構造がよく制御された薄膜
を被蒸着材上に形成することができる。 以下、本発明の実施例を述べる。 〔実施例〕 第２図に示したパルス分子線蒸着装置を用いて
酸化チタンの薄膜を基板上に形成した。 電子線加熱蒸着源１１，１２で発生したチタニ
ウム蒸気を、蒸着速度0.5Å／secで、700℃に保
持した石英基板１９上に2.25Å蒸着し、しかる後
にパルス分子線発生装置１の背圧に酸素ガスを
0.34気圧導入してパルス状気体流をパルス印加電
圧120V、パルス巾3msecの条件でＮ回、基板１
９上に噴射させた。 このサイクルを600回繰り返して下記第１表に
示した酸化チタンの薄膜を得た。
【表】
酸化チタンの組成は、Ｘ線回折法によつてそれ
ぞれ単一相であることを確認した。 パルス分子線発生装置１からのパルス状気体流
は、半値巾3msecで真空蒸着装置１３内に噴出さ
れ、噴出終了後、10msec以内に真空蒸着装置の
容器内真空度はベースの真空度に戻つた。 しかも、パルス分子線発生装置からのパルス状
酸素流は、方向性を有する分子線ビームとして基
板１９上に噴射されるので、真空蒸着装置の容器
内の平均的真空度を低く抑えたまま、基板上での
実効的気体分圧を上げることが可能である。 また、第２図では、２基の電子線加熱蒸着源１
１，１２と、シヤツター機構１６，１７との併用
によつて、多層薄膜の作製が可能であるが、２台
以上のパルス分子線発生装置を用いることにより
TiO／TiNのような多層薄膜を作製することがで
きる。 この場合、窒素源としては、N2ガスを用いる
ことができるが、場合によつては、N2ビームを
イオン化することによつて反応を促進させること
もできる。 従来の、気体をガス導入バルブによつて蒸着装
置の容器内に導入する方法では、高速で雰囲気ガ
スを交換または排気することが困難であつたの
で、繰り返し周期の多い多層構造膜を作製するこ
とは、ほとんど不可能であつた。
ぞれ単一相であることを確認した。 パルス分子線発生装置１からのパルス状気体流
は、半値巾3msecで真空蒸着装置１３内に噴出さ
れ、噴出終了後、10msec以内に真空蒸着装置の
容器内真空度はベースの真空度に戻つた。 しかも、パルス分子線発生装置からのパルス状
酸素流は、方向性を有する分子線ビームとして基
板１９上に噴射されるので、真空蒸着装置の容器
内の平均的真空度を低く抑えたまま、基板上での
実効的気体分圧を上げることが可能である。 また、第２図では、２基の電子線加熱蒸着源１
１，１２と、シヤツター機構１６，１７との併用
によつて、多層薄膜の作製が可能であるが、２台
以上のパルス分子線発生装置を用いることにより
TiO／TiNのような多層薄膜を作製することがで
きる。 この場合、窒素源としては、N2ガスを用いる
ことができるが、場合によつては、N2ビームを
イオン化することによつて反応を促進させること
もできる。 従来の、気体をガス導入バルブによつて蒸着装
置の容器内に導入する方法では、高速で雰囲気ガ
スを交換または排気することが困難であつたの
で、繰り返し周期の多い多層構造膜を作製するこ
とは、ほとんど不可能であつた。
第１図は本発明のパルス分子製蒸着装置に使用
されるパルス分子線発生装置の態様を示す概要説
明図、第２図は本発明のパルス分子線蒸着装置の
説明図である。 １…パルス分子線発生装置、２…蒸着材気体収
容装置、３…噴出口、４…噴出気体流高速遮断手
段、６…パルス電圧発生源。
されるパルス分子線発生装置の態様を示す概要説
明図、第２図は本発明のパルス分子線蒸着装置の
説明図である。 １…パルス分子線発生装置、２…蒸着材気体収
容装置、３…噴出口、４…噴出気体流高速遮断手
段、６…パルス電圧発生源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 真空蒸着装置内の被蒸着材上に蒸着材の気体
流をパルス状で噴射させて該被蒸着材に前記蒸着
材を蒸着させることを特徴とするパルス分子線蒸
着方法。 ２ パルス分子線発生装置と真空蒸着装置との組
合せからなり、該パルス分子線発生装置が蒸着材
の気体を収容する容器と、該容器の噴出口の内側
に設けた噴出気体流の高速遮断手段、および該手
段と連結したパルス電圧発生源とからなることを
特徴とするパルス分子線蒸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9256886A JPS62250167A (ja) | 1986-04-22 | 1986-04-22 | パルス分子線蒸着方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9256886A JPS62250167A (ja) | 1986-04-22 | 1986-04-22 | パルス分子線蒸着方法とその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62250167A JPS62250167A (ja) | 1987-10-31 |
| JPH031379B2 true JPH031379B2 (ja) | 1991-01-10 |
Family
ID=14058028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9256886A Granted JPS62250167A (ja) | 1986-04-22 | 1986-04-22 | パルス分子線蒸着方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62250167A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2771810B1 (fr) * | 1997-11-28 | 2000-02-11 | Sgs Thomson Microelectronics | Amelioration de la mesure d'epaisseur en temps reel d'un materiau depose dans une installation de depot par evaporation |
-
1986
- 1986-04-22 JP JP9256886A patent/JPS62250167A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62250167A (ja) | 1987-10-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |