JPH0375357A - 膜形成装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、膜形成装置に関する。

（従来の技術） 従来の膜形成装置としては、真空チャンバと、このチャ
ンバ内に配置され、粉末状蒸着物質が収容された容器と
、前記チャンバ内の前記容器の上方に対向して配置され
、膜形成される基板を保持するためのホルダ部材と、前
記チャンバの壁部に設けられたレーザ光透過窓を通して
前記容器内の粉末状蒸着物質にレーザ光を照射して溶融
、蒸気化するためのレーザ光発振器とから構成されるも
のが知られている。かかる膜形成装置によれば、ホルダ
部材の下面に基板等を保持し、レーザ光を透過窓を通し
て容器内の粉末状蒸着物質に照射し、溶融、蒸気化する
ことにより基板上に蒸着物質の薄膜を堆積するものであ
る。

しかしながら、上述した膜形成装置で基板上に堆積され
た薄膜は該基板に対する密着性が劣るという問題があっ
た。また、レーザ光を真空チャンバ壁部に設けた透過窓
を通してチャンバ内に照射する際、前記蒸気化した物質
が透過窓内面にも堆積され、レーザ光の透過度合を低下
させる。その結果、レーザ光による蒸着物質の溶融、蒸
気化が阻害され、ひいては基板表面への蒸着物質の堆積
速度が低下するという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、基板に対して密着性の良好な被膜を高い成膜速度
で形成し得る膜形成装置を提供しようとするものである
。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、真空チャンバと、このチャンバ内に配置され
、入り口部が狭い粉末状蒸着物質収容穴を有する容器と
、前記チャンバ内に配置され、膜形成される基板を保持
するためのホルダ部材と、前記チャンバの壁部に設けら
れたレーザ光透過窓を通して前記容器内の粉末状蒸着物
質にレーザ光を照射して溶融、蒸気化するためのレーザ
光照射手段と、前記透過窓近傍のチャンバ壁部に設けら
れ、ガスを該透過窓の内面に向けて噴射するためのガス
噴射手段と、前記チャンバ内に配置され、前記レーザ光
の照射により溶融、蒸気化された蒸着物質を前記ホルダ
部材との間でイオン化すると共に、そのイオン物質をホ
ルダ部材上の基板に加速させるためのイオン生成・加速
手段とを具備したことを特徴とする膜形成装置である。

（作用） 本発明によれば、真空チャンバ内にレーザ光の照射によ
り溶融、蒸気化された蒸着物質をホルダ部材との空間で
イオン化すると共に、そのイオン物質を前記ホルダ部材
上の基板に加速させるためのイオン生成・加速手段を配
置することによって、溶融、蒸気化された蒸着物質を基
板に対して密着性よく形成できる。

また、レーザ光透過窓近傍のチャンバ壁部にガス噴射手
段を設け、該噴射手段からガスを該透過窓の内面に向け
て噴射することによって、レーザ光を真空チャンバ壁部
に設けた透過窓を通してチャンバ内に照射する際、蒸気
化された蒸着物質が透過窓内面に堆積するのを抑制され
、透過窓を通してチャンバ内に照射されるレーザ光の透
過度合が低下するのを抑制できる。しかも、粉末状蒸着
物質を収容する容器として入り口部が狭い収容穴（例え
ば円錐台形状又は逆おわん形状をなす収容穴）を有する
ものを用いることによって、前記レーザ光透過窓を通し
て該容器の収容穴内の蒸着物質にレーザ光を照射した場
合、溶融化された蒸着物質で反射されたレーザ光が容器
外部に放出されず、前記入り口部が狭い収容穴の内面で
反射を繰り返して封じ込められるため、レーザ光のエネ
ルギーを蒸着物質に対して効率よく吸収させることがで
きる。従って、チャンバ内のホルダ部材に保持された基
板表面に被膜を高い成膜速度で形成できる。更に、前記
レーザ光の前記入り口部が狭い収容穴の面での反射を繰
り返し、封じ込めによって、チャンバ内壁でのレーザ光
の跳ね返りに伴う基板やチャンバ内に設置した膜厚モニ
タ等の損傷を防止できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細４こ説明す
る。

図中のｌは、真空チャンバである。このチャンバｌ内に
は、バイブ状回転軸２により回転可能に支持されたホル
ダ部材３が配置されている。前記ホルダ部材３の中心付
近を除く上面には、該部材３の開店と連動して回転する
基板ステージ（図示せず）が設けられている。前記ホル
ダ部材３には、図示しないヒータ及び冷却パイプが内蔵
されている。また、前記ホルダ部材３上の中心には粉末
状蒸着物質を収容するための容器４が固定され、ホルダ
部材３と共に回転される。この容器４は、第２図に示す
ように全ホルダ部材３上に設置される底板４ａと、この
底板４ａ上面に固定され、円錐台形状の収容穴４ｂを有
する本体部４Ｃとから構成されている。なお、前記容器
４に沸点の高い蒸着物質を収容し、膜形成を行なう場合
には前記ホルダ部材３と容器４の間に断熱材層を介在さ
せる。前記回転軸２の下端は、前記チャンバｌ下部に設
けた室５内に延出され、該室５内の回転軸２部分には傘
歯車６が軸着されている。この傘歯車６には、傘歯車７
が歯合され、かつ該傘歯車７にはモータ　８により回転
される駆動軸９が軸着されている。なお、前記ホルダ部
材３に内蔵された図示しないヒータは前記真空チャンバ
ｌから室５を経由したリード線を介してヒータ電源ＩＯ
に接続され、かつ前記ホルダ部材３に内蔵された図示し
ない冷却パイプは前記パイプ状回転軸２を通して冷却系
１１に連結されている。

また、図中の１２はレーザ光を放出するためのレーザ発
振器であり、この発振器１２から放出されたレーザ光の
光路上には反射ミラー１３が配置されている。この反射
ミラー１３で反射されたレーザ光の光路上の前記チャン
バｌの上部壁部には、レーザ透過窓１４が設けられてい
る。前記チャンバ１の壁部に設けられた前記透過窓１４
には、環状のガス噴射部材１５が配置されており、かつ
該ガス噴射部材１５の内周面にはガス噴出穴が開孔され
ている。前記ガス噴射部材１５には、ガス供給管１Ｂの
一端が連結され、かつＡ「、０□、Ｎ２など°のボンベ
１７に連結されている。このボンベ１７近傍の前記供給
管１Ｂにはパルプ１８が設けられている。更に、前記チ
ャンバｌ内の上部付近には電極１９が支柱２０ａ　、２
０ｂにより吊架されている。この電極１９には、該電極
１９に直流電圧を印加して電極１９と前記ホルダ部材３
の間でグロー放電を起こさせるための図示しない直流電
源が接続されている。なお、前記チャンバｌの下部付近
の壁部には排気管２１が連結されており、かつ該排気管
２１の他端には図示しない真空ポンプが連結されている
。

次に、前述した膜形成装置の作用を説明する。

まず、ホルダ部材３の複数の基板ステージ（図示せず）
上に複数の基板２２を該部材３上に固定された容器４か
ら離して保持し、かつ容器４内に蒸着物質２３を収容し
た後、図示しない真空ポンプを作動して真空チャンバｌ
内の主として空気、水蒸気などの不要ガスを排気管２１
を通して排気し、チャンバ１内を所定の真空度とする。

つづいて、モータ８を駆動して駆動軸９の傘歯車７と歯
合した傘歯車６を回転させ、該歯車６が軸着された回転
軸２に支持されたホルダ部材３を回転させその上の容器
４及びステージ上の基板２２をホルダ部材３と連動して
自転させ、ヒータ電源１０からホルダ部材３に内蔵した
ヒータ（図示せず）に電力を供給して該部材３上の基板
２２を所望温度に加熱する。

同時に、バルブ１８を開けてボンベ１７からＡｒ。

０□、Ｎ２などのガスを供給管１６を通して環状のガス
噴射部材１５に供給し、その内周面の噴出穴からガスを
前記透過窓１４内面に向けて噴射すると共に、図示しな
い直流電源から直流電圧をチャンバｌ内の電極１９及び
電極としいて機能するホルダ部材３の間に印加して該電
極１９とホルダ部材３の間でグロー放電を起こさせ、前
記チャンバｌ内に供給されたガスを活性、イオン化する
。このような状態において、レーザ発振器１２の発振に
より放出させたレーザ光２４を反射ミラー１３で反射さ
せ、透過窓１４を通してチャンバｌ内の前記容器４内に
収容した蒸着物質２３に照射し、溶融、蒸気化する。

この際、容器４内の蒸着物質２３に照射され、溶融化さ
れた蒸着物質で反射されたレーザ光２４は、第３図に示
すように円錐台形状の収容穴４ｂの内面で反射されて、
再び蒸着物質２３に照射されるという反射、照射を繰り
返される。蒸気化した蒸着物質のガスは、ホルダ部材３
と電極１９との間の電圧勾配によってホルダ部材３の基
板ステージ上の基板２２に吸引され、堆積されて被膜が
形成される。

従って、本発明によればレーザ光２４の容器４内の蒸着
物質２３への照射、溶融、蒸気化にを行なうと」（に、
基板２２がステージを介して回転自在に保持されたホル
ダ部材３と電極１９の間にグロー放電を起こさせてチャ
ンバｌ内に供給させたガスを活性化しイオン化すること
によって、前記ステージに保持された基板２２上にイオ
ンで活性化された蒸気化した蒸着物質を堆積できるため
、基板２２に対して密着性の優れた被膜を形成できる。

また、レーザ光２４の粉末状蒸着物質２３への照射、溶
融、蒸気化に際してレーザ光２４が透過する透過窓１４
の内面にガス噴射部材１５からガスを噴射することによ
り、該透過窓１４内面への蒸着物質の堆積を抑制でき、
レーザ光２４の透過度合の低下を軽減できるため、前記
蒸着物質２３に高いの出力のレーザ光を照射できる。し
かも、蒸着物質で反射されたレーザ光２４を第３図に示
すように円錐台形状の収容穴４ｂの内面で反射させ、再
び蒸着物質２３に照射するという反射、照射を繰り返す
ことができるため、レーザ光のエネルギーを蒸着物質２
３に対して効率よく吸収させることができる。その結果
、基板２２への蒸着物質の堆積速度を長期間に亙って高
い状態に維持できる共に、前記容器４の収容穴４ｂ内面
でのレーザ光の反射、照射を繰り返して封じ込めによっ
て、チャンバｌ内壁でのレーザ光の跳ね返りに伴う基板
２２やチャンバｌ内に設置した膜厚モニタ等の損傷を防
止できる。

更に、前記透過窓１４内面への蒸着物質の堆積を抑制す
るためのガスをホルダ部材３と電極１９間のグロー放電
時にイオンされ、蒸着物質を活性するためのガスや蒸着
物質との反応ガスとして利用できる。

事実、次のような実験から本実施例の膜形成装置は高い
速度で基板上に被膜を成膜できることが確認された。

粉末状蒸着物質としてＡｇ粉末を用い、第２図に示す円
錐台形状の収容穴４ｂを有する容器４（実施例）と第４
図に示す逆円錐台形状の収容穴４ｂ”を有する容器４゛
（比較例）を用いて成膜速度を比較する実験を行った。

その結果、第４図に示す容器４°を用いる比較例におい
て１、チャンバ１内にＮ２ガスを流し、排気管を通して
チャンバ１内の圧力を一定に保持した状態で、照射する
レーザの出力（ＣＷ）を７００Ｗ１照射時間１時間、電
極１９に印加する直流電圧を７７０Ｖの条件下にてホル
ダ部材による回転、ホルダ部材のステージに保持された
ガラス基板の自転を行ったところ、第５図に示すように
０．２μｍのＡｇ被膜が成膜された。これに対し、第２
図に示す容器４を用いる実施例において、照射するレー
ザの出力（ＣＷ）を３００Ｗ　、照射時間０．５時間と
した以外、前記と同様な条件としたところ、第５図に示
すように２．７μｍののＡｇ被膜が成膜することができ
た。このことから、第２図に示す容器４を用いる本実施
例では比較例に比べてレーザパワー、照射時間が共に半
分で成膜厚さを約１５倍に向上できることがわかる。

なお、上記実施例では容器として円錐台形状の収容穴を
有する構造のものを用いたが、逆おわん形状の収容穴を
有する容器を用いても実施例と同様な効果を達成できる
。また、収容穴の上部付近を筒状としてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば基板に対して密着性
の良好な被膜を高い成膜速度で形成でき、更にレーザ光
による真空チャンバ内に配置した基板や膜厚モニタなど
の損傷を抑制し得る膜形成装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す膜形成装置の概略図、
第２図は第１の装置に組み込まれる容器を示す拡大断面
図、第３図は粉末状蒸着物質を収容した容器にレーザ光
を照射した時の反射状態を示す断面図、第４図は逆円錐
台形状の収容穴を有する従来の容器を示す断面図、第５
図は本実施例の膜形成装置、容器として第４図に示す形
状のものを用いた比較例の膜形成装置によるＡｇ成膜厚
さを示す特性図である。 ｌ・・・真空チャンバ、２・・・回転軸、３・・・ホル
ダ部材、４・・・容器、４ａ・・・底板、４ｂ・・・円
錐台形状の収容穴、４ｃ・・・本体部、８・・・モータ
、１０・・・ヒータ電源、１２・・・レーザ発振器、１
４・・・透過窓、１５・・・ガス噴射部材、（７・・・
ボンベ、１９・・・電極、２１・・・排気管、２２・・
・基板、２３・・・粉末状蒸着物質、２４・・・レーザ
光、２６・・・保持台、２フイオン発生源、２８・・・
コントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　真空チャンバと、このチャンバ内に配置され、入り口
   部が狭い粉末状蒸着物質収容穴を有する容器と、前記チ
   ャンバ内に配置され、膜形成される基板を保持するため
   のホルダ部材と、前記チャンバの壁部に設けられたレー
   ザ光透過窓を通して前記容器内の粉末状蒸着物質にレー
   ザ光を照射して溶融、蒸気化するためのレーザ光照射手
   段と、前記透過窓近傍のチャンバ壁部に設けられ、ガス
   を該透過窓の内面に向けて噴射するためのガス噴射手段
   と、前記チャンバ内に配置され、前記レーザ光の照射に
   より溶融、蒸気化された蒸着物質を前記ホルダ部材との
   間でイオン化すると共に、そのイオン物質をホルダ部材
   上の基板に加速させるためのイオン生成・加速手段とを
   具備したことを特徴とする膜形成装置。