JPH0445264A - 薄膜形成装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、薄膜形成装置に係り、特にクラスタイオン
源により基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 第３図は例えばｒプロシーデインゲス・オブ・ジ・イン
ターナショナル・イオン・エンジニアリング・コンブレ
ス（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　Ｏｆ　Ｔｈｅ　Ｉｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　
Ｃｏｎ）（ｒｅｓｓ）Ｊ　　（ＴＳＩＡＴ’８３＆ＴＰ
ＡＴ’８３）に示された従来のＲ−ＩＣＢ装置を示す構
成図である。

図において、符号（１）は所定の真空度に保持された真
空槽、（２）は真空槽（１）に接続されている真空排気
系、（３）は真空槽（１）内の下方に設けられている密
閉形の坩堝であり、この坩堝（３）の上部には、少なく
とも１つのノズル（４）が設けられている。（５）は坩
堝（３）内に充填された蒸着物質、く６）は坩堝（３）
を加熱する加熱用フィラメント、（７）は加熱用フィラ
メント（６）からの輻射熱を遮蔽する熱シールド板、（
８）はノズル（４）から噴出されたクラスタ（塊状原子
集団）、（９）は坩堝（３）、加熱用フィラメント（６
）及び熱シールド板（７）からなる蒸気発生源である。

（１０）は電子を放出するイオン化フィラメント、（１
１）はイオン化フィラメント（１０）から電子を引き出
してクラスタ（８）に向けて加速する電子引出電極、（
１２）はイオン化フィラメント（１ｏ）からの輻射熱を
遮蔽する熱シールド板、（１３）はイオン化フィラメン
ト（１０）、電子引出電極（１１）及び熱シールド板（
１２）からなるイオン化手段である。

（１４）はイオン化手段（１３）によって正電荷にイオ
ン化されたクラスタイオン、（１５）はクラスタイオン
（１４）を電界で加速し、運動エネルギを付与する加速
電極である。

（１６）は真空槽（１）内に坩堝（３）に対向して設け
られた基板、（１））、は基板（１６）の表面に蒸着さ
れた薄膜である。

（１８）は例えば酸素や窒素などの反応性ガスが充填さ
れているガスボンベ、（１９）はガスボンベ（１８）に
設けられたバルブ、（２０）は一端部がバルブ（１９）
に接続され、他端部が真空槽（１）内に開口しているパ
イプ、（２１）はガスボンベ（１８）、バルブ（工９）
及びパイプ（２０）からなる反応性ガス導入系である。

（２２）は加熱用フィラメント（６）を加熱するための
第１交流電源、（２３）は坩堝（３）の電位を加熱用フ
ィラメント（６）に対して正にバイアスする第１直流電
源、（２４）はイオン化フィラメント（１０）を加熱す
るための第２交流電源、（２５）はイオン化フィラメン
ト（１０）を電子引出電極（１１）に対して負にバイア
スする第２７［流電源、（２６）はアース電位にある加
速電極（１５）に対して電子引出電極（１１）及び坩堝
（３）を正の電位にバイアスする第３直流電源である。

（２７）は蒸気発生源（９）、イオン化手段（１３）加
速電極（１５）及びこれらの電源装置からなるクラスタ
イオン源である。

上記のように構成された従来のＩＣＢ装置においては、
基板（１６）上に薄膜を形成する場合、まず真空槽（１
）内を、Ｉ　Ｘ　１０−’ｍｚＨｇ程度の真空度になる
まで真空排気系（２）により排気する。

次に、加熱用フィラメント（６）から放出される電子を
第１直流電源（２３）で印加される電界によって加速し
、この加速された電子を坩堝（３）に衝突させ、坩堝（
３）内の蒸気圧が数ｉｚＨｇになる温度まで加熱する。

この加熱によって坩堝（３）内の蒸着物質（５）は蒸発
し、ノズル（４）から噴出される。この際、噴出された
蒸着物質（５）は、坩堝（３）の内外の圧力差による断
熱膨張によって過冷却状態となり、１０〜１００個程度
の原子が結合してクラスタ（８）となる。

このクラスタ（８）は、イオン化フィラメント（１０）
から放出された電子ビームによって一部がイオン化され
ることにより、クラスタイオン（１４）となる、このク
ラスタイオン（１４）は、加速電極（１５）で形成され
る電界によって加速制御され、イオン化されていない中
性のクラスタ（８）とともに基板（１６）の表面に衝突
する。

一方、基板（１６）付近には反応性ガス導入系（２１）
から導入された反応性ガスが存在し、その圧力は１０−
５〜１０−’ｚｚＨｇ程度である。このため、基板（１
６）付近では、クラスタ（８）及びクラスタイオン（１
４）と反応性ガスとの反応が進行し、この結果基板＜１
６）に化合物の薄膜〈１７）が形成される。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように構成された従来の薄膜形成装置においては
、絶縁材料が基板（１６）に形成されている場合、基板
（１６）に入射するイオンの電荷が蓄積されるので、形
成された薄膜（１７）がチャージアップし、周囲のアー
ス電位部との間で局所的な放電を起こし、薄膜（１７）
に放電痕等のダメージを与えることがあるという問題点
があった。また、チャージアップによる電界の発生によ
り、クラスタイオン（１４）の基板（１６）への入射が
妨害されることがあるという問題点もあった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題
としてなされたものであり、薄膜にイオンの電荷が蓄積
されるのを防止し、て薄膜のチャージアップを防止し、
これにより局所放電による薄膜のダメージを防止するこ
とができ、かつクラスタイオンを基板に対して速やかに
入射させることができ、膜質を向上させることができる
薄膜形成装置を得ることを目的とする。

「課題を解決するための手段］ この発明に係る薄膜形成装置は、基板に高周波電源を接
続し、かつ薄膜に対して電子を供給する電子供給手段を
真空槽に設けたものである。

［作用］ この発明においては、基板に高周波電圧を印加すること
により、電子供給手段から基板表面の薄膜に対して電子
を供給し、薄膜に蓄積したイオンの正電荷を中和する。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例による薄膜形成装置を示す
構成図であり、第３図と同−又は相当部分には同一符号
を付し、その説明を省略する。

図において、符号（３１）は基板（１６）に接続されて
いる高周波電源、（３２）は真空槽（１６）内に基板（
１Ｂ）に対向して設けられている電子供給フィラメント
、（３３）は電子供給フィラメント（３２）に接続され
いる第３交流電源であり、この第３交流電源（３３）に
より電子供給フィラメント（３２）が加熱される。　　
（３４）は電子供給フィラメント（３２）と第３交流電
源（３３）とからなる電子供給手段である。

上記のように構成された薄膜形成装置においては、従来
例と同様にして基板（１６）上に薄膜（１７）が形成さ
れるが、このとき第３交流電源（３３）により電子供給
フィラメント（３２）を加熱するとともに、高周波電源
（３１）により基板（１６）に高周波電圧を印加する。

基板（１６）が負電位の間は電子供給フィラメン）（３
２）から電子は移動しないが、基板（１６）がある程度
正電位になると、電子供給フィラメント（３２）から基
板（１６）に向けて、即ち薄膜（１））に対して電子が
供給される。これにより、薄膜（１））に蓄積されたク
ラスタイオン（１４）及び反応性ガスイオンの正電荷が
中和される。つまり、基板（１６）が負電位の間に薄Ｉ
Ｉ　（１７）　ｊこ蓄積された正電荷は、基板（１６）
が正電位になると即座に中和されることになる。基板（
１６）には高周波電圧が印加されるので、基板（１６）
の電位の変化は速く、このため正電荷は速やかに中和さ
れ、薄膜（１７）のチャージアップが防止される。

一方、基板（１６）は高周波電源（３１）によりバイア
スが与えられており、かつイオンより電子の方が移動し
やすいため、基板（１６）及び薄膜（１７）のインピー
ダンスが低下し、電子供給フイラメン）（３２）から基
板（１６）へ移動した電子は、比較的容易に高周波電源
（３１）に回収することができる。

また、電子供給フィラメント（３２）からの電子供給量
が多くなると、基板（１６）が負電位に帯電するので、
電子供給量が逆に制御され、必要以上の負電荷の帯電に
より基板（１６）にダメージを与える虞れはない。

なお、上記実施例では電子供給手段（３４）として電子
供給フィラメント（３２）と第３交流電源（３３）とか
らなり熱電子を供給するものを示したが、これに限定さ
れるものではなく、例えば第２図に示すように光電子を
供給するようなものでもよい。

ここで、第２図はこの発明の他の実施例による薄膜形成
装置を示す構成図であり、図において、符号（４１）は
真空層（１）内に基板（１６）に対向して設けられいる
電子供給ターゲットであり、この電子供給ターゲット（
４１）は、例えばセルシウム、銀、カルシウム又はバリ
ウムや、これらの酸化物又は化合物など、光電子を放出
しやすい材料からなっている。（４２）は電子供給ター
ゲット（４１）に紫外光を照射するエキシマレーザや水
銀ランプ等の紫外光源、（４３）はビームスプリッタ、
（４４）は反射ミラー、（４５）は電子供給ターゲット
（４１）　、紫外光源（４２）　、ビームスプリッタ（
４３）及び反射ミラー（４４）からなる電子供給手段で
ある。

このような薄膜形成装置においては、紫外光源（４２）
により電子供給ターゲット（４１）に紫外光を照射し、
これにより光電子を薄膜（１７）に供給する。

また、上記各実施例では反応ガス導入系（２１）を用い
ることにより化合物の薄膜（１７）を形成するものを示
したが、反応ガス導入系（２１）はなくてもよい。

さらに、上記実施例ではクラスタイオン源（２７）を１
組用いたＩＣＢ装置を示したが、複数組用いた多元ＩＣ
Ｂ装置であってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の薄膜形成装置は、基板
に高周波電圧を印加することにより、電子供給手段から
基板表面の薄膜に対して電子を供給し、薄膜に蓄積した
イオンの正電荷を中和するようにしたので、薄膜にイオ
ンの電荷が蓄積されるのを防止して薄膜のチャージアッ
プを防止することができ、これにより局所放電による薄
膜のダメージを防止することができ、かつクラスタイオ
ンを基板に対して速やかに入射させることができ、これ
らの結果膜質を向上させることができるなどの効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図はこ
の発明の他の実施例を示す構成図、第３図は従来例を示
す構成図である。 図において、（１）は真空槽、（１６）は基板、（１７
）は薄膜、（２７）はクラスタイオン源、（３１）は高
周波電源、 、（４５） は電子供給手段であ る。 なお、 各図中、 同一符号は同−又は相当部分を 示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　基板を収容する真空槽と、この真空槽に設けられ、前
   記基板上に薄膜を形成するクラスタイオン源と、前記基
   板に接続される高周波電源と、前記真空槽に設けられ、
   前記薄膜に対して電子を供給する電子供給手段とを備え
   ていることを特徴とする薄膜形成装置。