JPH05106031A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JPH05106031A JPH05106031A JP26790291A JP26790291A JPH05106031A JP H05106031 A JPH05106031 A JP H05106031A JP 26790291 A JP26790291 A JP 26790291A JP 26790291 A JP26790291 A JP 26790291A JP H05106031 A JPH05106031 A JP H05106031A
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- film forming
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Abstract
(57)【要約】
【目的】イオン種選択製膜が可能で且つ耐熱性の無い大
面積基板等に対しても強い密着性を持った薄膜を形成で
きる薄膜形成装置を提供する。 【構成】活性ガス及び／又は不活性ガスが導入される真
空槽１１と、真空槽中心部に配備され材料物質を基板１
０に向け均一放射する材料供給源１と、真空槽内壁に沿
って円筒状に配備され基板を保持する対電極４と、材料
供給源と対電極の間に円筒状に配備されたグリッド３
と、材料供給源とグリッドの間に円筒状に配備されるフ
ィラメント２と、グリッドをフィラメントに対して正電
位とする手段９と、グリッド−対電極間の電界方向と直
交する方向に磁界を発生させる手段６ａ〜６ｄと、磁界
強度制御手段と、材料供給源をフィラメントに対して正
電位にし電子ボンバードにより材料供給源を加熱する手
段と、電源手段８，９と、真空槽内と電源手段とを電気
的に連結する導電手段とを有することを特徴とする。
面積基板等に対しても強い密着性を持った薄膜を形成で
きる薄膜形成装置を提供する。 【構成】活性ガス及び／又は不活性ガスが導入される真
空槽１１と、真空槽中心部に配備され材料物質を基板１
０に向け均一放射する材料供給源１と、真空槽内壁に沿
って円筒状に配備され基板を保持する対電極４と、材料
供給源と対電極の間に円筒状に配備されたグリッド３
と、材料供給源とグリッドの間に円筒状に配備されるフ
ィラメント２と、グリッドをフィラメントに対して正電
位とする手段９と、グリッド−対電極間の電界方向と直
交する方向に磁界を発生させる手段６ａ〜６ｄと、磁界
強度制御手段と、材料供給源をフィラメントに対して正
電位にし電子ボンバードにより材料供給源を加熱する手
段と、電源手段８，９と、真空槽内と電源手段とを電気
的に連結する導電手段とを有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜形成装置に関し、特
に、ＣＶＤ法の長所である強い反応性と、ＰＶＤ法の長
所である高真空中での製膜（高いエネルギー加速による
緻密な堅い膜が形成できる）とを同時に実現し、尚且
つ、アモルファスシリコンやダイヤモンドライクカーボ
ン膜などの生成に重要な基板面へのイオン種の選択的な
取り込みを大面積で可能とする、新規な薄膜形成装置に
関する。
に、ＣＶＤ法の長所である強い反応性と、ＰＶＤ法の長
所である高真空中での製膜（高いエネルギー加速による
緻密な堅い膜が形成できる）とを同時に実現し、尚且
つ、アモルファスシリコンやダイヤモンドライクカーボ
ン膜などの生成に重要な基板面へのイオン種の選択的な
取り込みを大面積で可能とする、新規な薄膜形成装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】被薄膜形成基板（以下、基板という）上
に薄膜を形成する手段としては、従来、ＣＶＤ法やＰＶ
Ｄ法等を基にして種々のものが提案され、その方法も極
めて多岐にわたっている。しかし、従来の薄膜形成装置
にあっては、形成された膜の基板との密着性が弱かった
り、あるいは、耐熱性のない基板上への薄膜形成が困難
であったり、イオン種選択を元にした薄膜形成が困難で
あったりし、問題があった。そこで、本出願人は先に、
薄膜形成装置として、蒸発源と、基板を蒸発源に対向さ
せて保持する対向電極との間にグリッドを配し、グリッ
ドと蒸発源との間に熱電子発生用のフィラメントを配
し、グリッドをフィラメントに対して正電位にして薄膜
形成を行なう装置を提案した（特公平１−５３３５１号
公報参照）。この装置では、蒸発源から蒸発した蒸発物
質は、先ず、フィラメントからの熱電子により、イオン
化される。このようにイオン化された蒸発物質がグリッ
ドを通過すると、グリッドから対電極に向かう電界の作
用により加速されて基板に衝突し、密着性の良い膜が形
成される。
に薄膜を形成する手段としては、従来、ＣＶＤ法やＰＶ
Ｄ法等を基にして種々のものが提案され、その方法も極
めて多岐にわたっている。しかし、従来の薄膜形成装置
にあっては、形成された膜の基板との密着性が弱かった
り、あるいは、耐熱性のない基板上への薄膜形成が困難
であったり、イオン種選択を元にした薄膜形成が困難で
あったりし、問題があった。そこで、本出願人は先に、
薄膜形成装置として、蒸発源と、基板を蒸発源に対向さ
せて保持する対向電極との間にグリッドを配し、グリッ
ドと蒸発源との間に熱電子発生用のフィラメントを配
し、グリッドをフィラメントに対して正電位にして薄膜
形成を行なう装置を提案した（特公平１−５３３５１号
公報参照）。この装置では、蒸発源から蒸発した蒸発物
質は、先ず、フィラメントからの熱電子により、イオン
化される。このようにイオン化された蒸発物質がグリッ
ドを通過すると、グリッドから対電極に向かう電界の作
用により加速されて基板に衝突し、密着性の良い膜が形
成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記薄
膜形成装置の場合においても、イオン種選択を元にした
薄膜形成が困難であり、特に、アモルファスシリコンや
ダイヤモンドライクカーボン等の製膜の際に有効な基板
に入射するイオン種の選択に対処しておらず、膜物性で
重要なｓｐ3 結合の促進等が図れなかった。本発明は上
記事情に鑑みてなされたものであって、イオン種選択製
膜が可能で、且つ、基板に対して極めて強い密着性を持
った薄膜を形成でき、耐熱性の無い大面積プラスチック
等も基板として用いうることが可能となる、新規な薄膜
形成装置を提供することを目的とする。
膜形成装置の場合においても、イオン種選択を元にした
薄膜形成が困難であり、特に、アモルファスシリコンや
ダイヤモンドライクカーボン等の製膜の際に有効な基板
に入射するイオン種の選択に対処しておらず、膜物性で
重要なｓｐ3 結合の促進等が図れなかった。本発明は上
記事情に鑑みてなされたものであって、イオン種選択製
膜が可能で、且つ、基板に対して極めて強い密着性を持
った薄膜を形成でき、耐熱性の無い大面積プラスチック
等も基板として用いうることが可能となる、新規な薄膜
形成装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の薄膜形成装置は、活性ガスもしくは
不活性ガス、あるいは、これら両者の混合ガスが導入さ
れる真空槽と、上記真空槽内において、真空槽中心部に
配備され、放射ノズルが付加された被薄膜形成ガス材料
物質を基板に向け均一に放射する材料供給源、もしく
は、被薄膜形成個体材料物質を蒸気化し基板に向け均一
に放射する材料供給源と、真空槽内壁に沿って円筒状に
配備された、複数の被薄膜形成基板を保持する複数の平
板対電極、もしくは、単一円筒型対電極と、上記材料供
給源と上記対電極との間に円筒状に配備された材料物質
を通過させうるグリッドと、上記材料供給源と上記グリ
ッドとの間に円筒状に配備される熱電子発生用のフィラ
メントと、上記グリッドを上記フィラメントに対して正
電位とする手段と、上記グリッドと上記対電極との間に
発生する電界方向と直交する方向に磁界を発生させる磁
界生成手段（複数の電磁石もしくは永久磁石）と、上記
磁界の強度を制御せしめる手段と、上記材料供給源を上
記フィラメントに対して正電位にし、電子ボンバードに
よって材料供給源を加熱する手段と、上記真空槽内に所
定の電気的状態を実現するための電源手段と、上記真空
槽内と上記電源手段とを電気的に連結する導電手段とを
有し、上記材料供給源から放射状に材料物質を放出し、
放射方向の電界の強度と電界に対し直交する磁界の強度
を制御することによりイオン価数及び質量選択をせし
め、イオン種の選択製膜を可能とすることを特徴とす
る。
め、請求項１記載の薄膜形成装置は、活性ガスもしくは
不活性ガス、あるいは、これら両者の混合ガスが導入さ
れる真空槽と、上記真空槽内において、真空槽中心部に
配備され、放射ノズルが付加された被薄膜形成ガス材料
物質を基板に向け均一に放射する材料供給源、もしく
は、被薄膜形成個体材料物質を蒸気化し基板に向け均一
に放射する材料供給源と、真空槽内壁に沿って円筒状に
配備された、複数の被薄膜形成基板を保持する複数の平
板対電極、もしくは、単一円筒型対電極と、上記材料供
給源と上記対電極との間に円筒状に配備された材料物質
を通過させうるグリッドと、上記材料供給源と上記グリ
ッドとの間に円筒状に配備される熱電子発生用のフィラ
メントと、上記グリッドを上記フィラメントに対して正
電位とする手段と、上記グリッドと上記対電極との間に
発生する電界方向と直交する方向に磁界を発生させる磁
界生成手段（複数の電磁石もしくは永久磁石）と、上記
磁界の強度を制御せしめる手段と、上記材料供給源を上
記フィラメントに対して正電位にし、電子ボンバードに
よって材料供給源を加熱する手段と、上記真空槽内に所
定の電気的状態を実現するための電源手段と、上記真空
槽内と上記電源手段とを電気的に連結する導電手段とを
有し、上記材料供給源から放射状に材料物質を放出し、
放射方向の電界の強度と電界に対し直交する磁界の強度
を制御することによりイオン価数及び質量選択をせし
め、イオン種の選択製膜を可能とすることを特徴とす
る。
【０００５】また、請求項２記載の薄膜形成装置は、上
記薄膜形成装置において、グリッドと対電極との間に円
筒状の第二グリッドを設置し、グリッド−第二グリッド
間において発生する電界と直交するように磁界を加えイ
オン種の選択を可能にし、第二グリッド−対電極間でイ
オン種を基板面に加速せしめる方法を有することを特徴
とする。また、請求項３記載の薄膜形成装置は、上記薄
膜形成装置において、水素原子濃度を被薄膜形成基板に
高く供給せしめるため、熱フィラメントを用いた水素原
子銃を真空槽中心部に設置したことを特徴とする。ま
た、請求項４記載の薄膜形成装置は、上記薄膜形成装置
において、水素原子銃の放射口にノズルを設置し、ノズ
ル加速をせしめる方法を持つことを特徴とする。
記薄膜形成装置において、グリッドと対電極との間に円
筒状の第二グリッドを設置し、グリッド−第二グリッド
間において発生する電界と直交するように磁界を加えイ
オン種の選択を可能にし、第二グリッド−対電極間でイ
オン種を基板面に加速せしめる方法を有することを特徴
とする。また、請求項３記載の薄膜形成装置は、上記薄
膜形成装置において、水素原子濃度を被薄膜形成基板に
高く供給せしめるため、熱フィラメントを用いた水素原
子銃を真空槽中心部に設置したことを特徴とする。ま
た、請求項４記載の薄膜形成装置は、上記薄膜形成装置
において、水素原子銃の放射口にノズルを設置し、ノズ
ル加速をせしめる方法を持つことを特徴とする。
【０００６】
【作用】以下、本発明の薄膜形成装置の構成及び作用に
ついて詳細に説明する。請求項１記載の薄膜形成装置
は、上述したように、均一放射型のマルチノズル付き材
料ガス供給源もしくは蒸発源と、円筒状に配置された単
一型もしくは多角型の基板保持用対電極（以下、基板電
極と称す）と、材料供給源と基板電極との間に配備され
た円筒状な加速グリッドと、グリッドと材料ガス供給源
との間に配備された熱電子発生用の円筒状なフィラメン
トと、グリッドをフィラメントに対して正電位にせしめ
る電源手段と、導電手段と、加速グリッドと基板電極間
にかかる電界に直交する磁界を発生させる磁界生成手段
を有する。
ついて詳細に説明する。請求項１記載の薄膜形成装置
は、上述したように、均一放射型のマルチノズル付き材
料ガス供給源もしくは蒸発源と、円筒状に配置された単
一型もしくは多角型の基板保持用対電極（以下、基板電
極と称す）と、材料供給源と基板電極との間に配備され
た円筒状な加速グリッドと、グリッドと材料ガス供給源
との間に配備された熱電子発生用の円筒状なフィラメン
トと、グリッドをフィラメントに対して正電位にせしめ
る電源手段と、導電手段と、加速グリッドと基板電極間
にかかる電界に直交する磁界を発生させる磁界生成手段
を有する。
【０００７】真空槽は、その内部空間に活性ガス、ある
いは不活性ガス、もしくは、活性ガスと不活性ガスの混
合ガスを導入しうるようになっており、材料ガス供給源
と、基板電極と、グリッドと、フィラメントは真空槽内
に配備される。尚、磁界発生用の永久磁石または電磁石
は、真空槽内外のいずれに設置してもよいが、外付けの
場合、反応器壁材質は磁界を遮らないものを選ぶ必要が
ある。グリッドは、フィラメント部で解離された物質を
通過させうるものであって、材料ガス供給部と基板電極
の間に介設され、電源手段により、フィラメントに対し
正電位にされる。従って発生する電界はグリッドからフ
ィラメントに向かう。磁界生成手段の永久磁石もしくは
電磁石は、グリッドと基板電極間にかかる電界に直交す
るように磁界を発生すべく設置され、電界と磁界の相互
作用によりフィラメント部から通過してきたイオン種を
選択的に基板面に取り込むことを目的とする。
いは不活性ガス、もしくは、活性ガスと不活性ガスの混
合ガスを導入しうるようになっており、材料ガス供給源
と、基板電極と、グリッドと、フィラメントは真空槽内
に配備される。尚、磁界発生用の永久磁石または電磁石
は、真空槽内外のいずれに設置してもよいが、外付けの
場合、反応器壁材質は磁界を遮らないものを選ぶ必要が
ある。グリッドは、フィラメント部で解離された物質を
通過させうるものであって、材料ガス供給部と基板電極
の間に介設され、電源手段により、フィラメントに対し
正電位にされる。従って発生する電界はグリッドからフ
ィラメントに向かう。磁界生成手段の永久磁石もしくは
電磁石は、グリッドと基板電極間にかかる電界に直交す
るように磁界を発生すべく設置され、電界と磁界の相互
作用によりフィラメント部から通過してきたイオン種を
選択的に基板面に取り込むことを目的とする。
【０００８】ここで、ダイヤモンドライクカーボンの製
膜を例に取ると、ＣＨ2 以下のイオンを除去するには、
質量ｍCH3 以下の質量を持つ荷電粒子とそれ以上の質量
を持つ荷電粒子を分けられればよく、半径ｒ1 とｒ2 の
位置に設置された円筒状基板電極とグリッド間に下記の
式で与えられる電界Ｖを加えればよい。 Ｖ＞{(ｅＢ2)／(８ｍCH3)}ｒ1 2{１−(ｒ2 2／ｒ1 2)}2 ・・・(１) ここで、Ｂは電界Ｖに直交する方向にかけられた磁界で
ある。この式に表わされるように、電界か磁界、もしく
は、両方を制御することにより、イオン種の選択的通過
が可能になる。従って、基板表面での化学的表面反応の
促進という観点から重要な水素原子等は磁界・電界に影
響を受けずに基板に到達できる。
膜を例に取ると、ＣＨ2 以下のイオンを除去するには、
質量ｍCH3 以下の質量を持つ荷電粒子とそれ以上の質量
を持つ荷電粒子を分けられればよく、半径ｒ1 とｒ2 の
位置に設置された円筒状基板電極とグリッド間に下記の
式で与えられる電界Ｖを加えればよい。 Ｖ＞{(ｅＢ2)／(８ｍCH3)}ｒ1 2{１−(ｒ2 2／ｒ1 2)}2 ・・・(１) ここで、Ｂは電界Ｖに直交する方向にかけられた磁界で
ある。この式に表わされるように、電界か磁界、もしく
は、両方を制御することにより、イオン種の選択的通過
が可能になる。従って、基板表面での化学的表面反応の
促進という観点から重要な水素原子等は磁界・電界に影
響を受けずに基板に到達できる。
【０００９】フィラントは、熱電子発生用であり、材料
ガス供給源とグリッドの間に配備される。材料ガス供給
源は、ガス供給管に接続されたマルチノズル付きの空洞
筒、または、ガス供給管とは接続無しの蒸発源として、
カーボン、タンタル、タングステン、ボロンナイトライ
ド等で形成された坩堝状のものであり、内部で蒸発物質
を蒸気化して放出できるものである。電源手段は、真空
槽内に所定の電気的状態を実現するための手段であり、
この電源手段と真空槽内部が、導電手段により電気的に
連結される。
ガス供給源とグリッドの間に配備される。材料ガス供給
源は、ガス供給管に接続されたマルチノズル付きの空洞
筒、または、ガス供給管とは接続無しの蒸発源として、
カーボン、タンタル、タングステン、ボロンナイトライ
ド等で形成された坩堝状のものであり、内部で蒸発物質
を蒸気化して放出できるものである。電源手段は、真空
槽内に所定の電気的状態を実現するための手段であり、
この電源手段と真空槽内部が、導電手段により電気的に
連結される。
【００１０】次に、請求項２の薄膜形成装置では、請求
項１の薄膜形成装置において、基板電極、グリッド、磁
石、フィラメントの構成に関して、円筒状に形成された
グリッドが真空槽中心から二箇所の距離にあり、これら
二つのグリッドと磁石で直交する電界と磁界を発生して
イオン種の選択的通過を促し、基板電極と基板電極に近
く位置するグリッドで選択されたイオン種の再加速をせ
しめる構成にする。この場合の電源手段は、真空槽中心
側のグリッドにはフィラメントに対し正電位になるよう
にし、基板電極側のグリッドは先のグリッド電位より低
くし、且つ、基板電極より高くなるように構成する。
項１の薄膜形成装置において、基板電極、グリッド、磁
石、フィラメントの構成に関して、円筒状に形成された
グリッドが真空槽中心から二箇所の距離にあり、これら
二つのグリッドと磁石で直交する電界と磁界を発生して
イオン種の選択的通過を促し、基板電極と基板電極に近
く位置するグリッドで選択されたイオン種の再加速をせ
しめる構成にする。この場合の電源手段は、真空槽中心
側のグリッドにはフィラメントに対し正電位になるよう
にし、基板電極側のグリッドは先のグリッド電位より低
くし、且つ、基板電極より高くなるように構成する。
【００１１】次に、請求項３の薄膜形成装置では、請求
項１、請求項２の薄膜形成装置において、水素ガス供給
源内に、真空槽内に供給する前に水素分子を原子化せし
める機能を持つ独立した水素原子供給機構を組み入れた
構成を持つ。また、請求項４の薄膜形成装置では、請求
項１、請求項２、請求項３の薄膜形成装置において、水
素原子供給機構において放出される水素原子流に加速を
与えるためのマルチ小孔ノズルを持つ。
項１、請求項２の薄膜形成装置において、水素ガス供給
源内に、真空槽内に供給する前に水素分子を原子化せし
める機能を持つ独立した水素原子供給機構を組み入れた
構成を持つ。また、請求項４の薄膜形成装置では、請求
項１、請求項２、請求項３の薄膜形成装置において、水
素原子供給機構において放出される水素原子流に加速を
与えるためのマルチ小孔ノズルを持つ。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 ［実施例１］先ず、請求項１の一実施例を図１と図２に
示す。図１は薄膜形成装置の反応器１２を上から見た平
面図であり、同図において、符号１は材料供給源（材料
ガス供給源もしくは蒸発源）であり、符号２は熱フィラ
メントであり、符号３は加速電極グリッドであり、符号
４は基板電極（対電極）であり、符号５は真空槽外壁で
ある。図２は薄膜形成装置の反応器１２の側面断面図で
あり、符号１から５は図１と同様のものであり、符号６
ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは磁界を生成するための手段で永
久磁石もしくは電磁石であり、符号７は材料ガスを供給
する手段でガスラインと流量制御バルブであり、符号８
は熱フィラメント用の電源であり、符号９は加速電界を
生成するための電源であり、符号１０は被薄膜形成基板
である。
て説明する。 ［実施例１］先ず、請求項１の一実施例を図１と図２に
示す。図１は薄膜形成装置の反応器１２を上から見た平
面図であり、同図において、符号１は材料供給源（材料
ガス供給源もしくは蒸発源）であり、符号２は熱フィラ
メントであり、符号３は加速電極グリッドであり、符号
４は基板電極（対電極）であり、符号５は真空槽外壁で
ある。図２は薄膜形成装置の反応器１２の側面断面図で
あり、符号１から５は図１と同様のものであり、符号６
ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは磁界を生成するための手段で永
久磁石もしくは電磁石であり、符号７は材料ガスを供給
する手段でガスラインと流量制御バルブであり、符号８
は熱フィラメント用の電源であり、符号９は加速電界を
生成するための電源であり、符号１０は被薄膜形成基板
である。
【００１３】図１と図２の実施例では、基板装着のため
に反応器上部が取外し可能になっており、一体成形の側
部と下部へＯリングを介して装着される。反応器内の真
空槽１１は下部に設けられた排気口で排気ポンプと連結
されており、排気ポンプで高真空状態に排気できるよう
になっている。ここで、反応器１２の上部取外しのた
め、符号７の流量制御バルブ部とフィラメント・グリッ
ド用の電源接続部は脱着式である。また、上記真空槽１
１内中央には、図２の符号１で示すようなマルチノズル
が付いた材料ガス供給源または蒸発源の放出部が設置さ
れる。フィラメント２とグリッド３と基板電極４は真空
槽１１中心部から均等な距離に配備され、図示されない
方法でそれぞれ反応器下部に接続支持されている。図２
中、フィラメント２には交流電源８が接続されている
が、これは特に交流電源には限定されず、直流電源であ
っても良い。また、直流電源を使用する際にその極性は
限定されない。グリッドには直流電源９が使用される
が、その極性に関しては、グリッド３がフィラメント２
に対して正電位になるように電源は配置される。図２中
では、基板電極４に加えられる電位はフィラメント２と
同電位にしてあるが、特に限定はされず、任意のバイア
ス電位をかけても良い。
に反応器上部が取外し可能になっており、一体成形の側
部と下部へＯリングを介して装着される。反応器内の真
空槽１１は下部に設けられた排気口で排気ポンプと連結
されており、排気ポンプで高真空状態に排気できるよう
になっている。ここで、反応器１２の上部取外しのた
め、符号７の流量制御バルブ部とフィラメント・グリッ
ド用の電源接続部は脱着式である。また、上記真空槽１
１内中央には、図２の符号１で示すようなマルチノズル
が付いた材料ガス供給源または蒸発源の放出部が設置さ
れる。フィラメント２とグリッド３と基板電極４は真空
槽１１中心部から均等な距離に配備され、図示されない
方法でそれぞれ反応器下部に接続支持されている。図２
中、フィラメント２には交流電源８が接続されている
が、これは特に交流電源には限定されず、直流電源であ
っても良い。また、直流電源を使用する際にその極性は
限定されない。グリッドには直流電源９が使用される
が、その極性に関しては、グリッド３がフィラメント２
に対して正電位になるように電源は配置される。図２中
では、基板電極４に加えられる電位はフィラメント２と
同電位にしてあるが、特に限定はされず、任意のバイア
ス電位をかけても良い。
【００１４】この装置例では、基板電極４の電位をフィ
ラメント２の電位と同等にしており、グリッド３とフィ
ラメント２の間では拡散移動するプラズマが、また、グ
リッド３から基板電極４の間では安定なプラズマが発生
することが判明している（基板電極４に与える電位によ
って、この空間に発生するプラズマの状態は異なる）。
ここで、グリッド３と基板電極４間にかかる電界に直交
する磁界を磁界生成手段（永久磁石もしくは電磁石）６
を使い発生せしめる。そして、前記(１)式に則り電界強
度を電源９を制御することにより、イオン種の選択的な
基板面への取り込みが可能になる。
ラメント２の電位と同等にしており、グリッド３とフィ
ラメント２の間では拡散移動するプラズマが、また、グ
リッド３から基板電極４の間では安定なプラズマが発生
することが判明している（基板電極４に与える電位によ
って、この空間に発生するプラズマの状態は異なる）。
ここで、グリッド３と基板電極４間にかかる電界に直交
する磁界を磁界生成手段（永久磁石もしくは電磁石）６
を使い発生せしめる。そして、前記(１)式に則り電界強
度を電源９を制御することにより、イオン種の選択的な
基板面への取り込みが可能になる。
【００１５】［実施例２］次に、請求項１の別の実施例
を図３に示す。図３は薄膜形成装置の反応器１２を上か
ら見た平面図であり、同図において、符号３と４で示さ
れるグリッドと基板電極は多角柱状に形成され、真空槽
１１中心部から均等な距離に配備され、図示されない方
法でそれぞれ反応器下部に接続支持されている。ここで
多面体の角数は特に限定されない。尚、他の符号は、上
記実施例１中の符号が表わすものと同じである。また、
材料ガス供給系と電源系に関しても上記実施例１と同じ
構成である。実施例１では、基板電極４として単一型の
円筒状電極の採用により、大面積に渡り可撓性のあるプ
ラスチック基板材等への製膜が可能となるが、実施例２
では、多角柱状電極の採用で、多数の平板状基板に対し
て同時にイオン種選択製膜を可能にする。
を図３に示す。図３は薄膜形成装置の反応器１２を上か
ら見た平面図であり、同図において、符号３と４で示さ
れるグリッドと基板電極は多角柱状に形成され、真空槽
１１中心部から均等な距離に配備され、図示されない方
法でそれぞれ反応器下部に接続支持されている。ここで
多面体の角数は特に限定されない。尚、他の符号は、上
記実施例１中の符号が表わすものと同じである。また、
材料ガス供給系と電源系に関しても上記実施例１と同じ
構成である。実施例１では、基板電極４として単一型の
円筒状電極の採用により、大面積に渡り可撓性のあるプ
ラスチック基板材等への製膜が可能となるが、実施例２
では、多角柱状電極の採用で、多数の平板状基板に対し
て同時にイオン種選択製膜を可能にする。
【００１６】［実施例３］次に、請求項２の実施例を図
４に示す。図４は薄膜形成装置の反応器１２を上から見
た平面図であり、同図において、符号３ａは第一加速電
極グリッドであり、符号３ｂは第二加速電極グリッドで
ある。また、符号４は基板電極である。グリッド３ａと
グリッド３ｂでイオン選択電界域を生成し、グリッド３
ｂと基板電極で選択されたイオン種の再加速を行なう加
速電界を生成する。尚、図中、その他の符号のものは実
施例１と同様の構成部材である。この実施例３の構成で
は、選択されたイオン種を上記グリッド３ｂと基板電極
４間の加速電界で最加速することにより、基板面への入
射エネルギーを制御可能にする。
４に示す。図４は薄膜形成装置の反応器１２を上から見
た平面図であり、同図において、符号３ａは第一加速電
極グリッドであり、符号３ｂは第二加速電極グリッドで
ある。また、符号４は基板電極である。グリッド３ａと
グリッド３ｂでイオン選択電界域を生成し、グリッド３
ｂと基板電極で選択されたイオン種の再加速を行なう加
速電界を生成する。尚、図中、その他の符号のものは実
施例１と同様の構成部材である。この実施例３の構成で
は、選択されたイオン種を上記グリッド３ｂと基板電極
４間の加速電界で最加速することにより、基板面への入
射エネルギーを制御可能にする。
【００１７】次に、請求項３の実施例は図示しないが、
この請求項３の装置構成は、上記実施例１，２，３に表
現される装置構成に加えて、独立した水素原子供給部
に、水素原子流を加速するためのマルチ小孔ノズルを装
備するものである。また、請求項４の実施例も図示しな
いが、この請求項４の装置構成は、上記実施例１，２，
３に表現される装置構成に加えて、材料ガスの供給部
に、水素原子を多量に生成・供給ができる熱フィラメン
トと加速電界グリッドを独立に持つ水素原子銃を装備す
るものである。これらの実施により、基板表面での化学
反応を促進する上で重要な水素原子を任意の量で基板面
に取り込むことが可能となる。
この請求項３の装置構成は、上記実施例１，２，３に表
現される装置構成に加えて、独立した水素原子供給部
に、水素原子流を加速するためのマルチ小孔ノズルを装
備するものである。また、請求項４の実施例も図示しな
いが、この請求項４の装置構成は、上記実施例１，２，
３に表現される装置構成に加えて、材料ガスの供給部
に、水素原子を多量に生成・供給ができる熱フィラメン
トと加速電界グリッドを独立に持つ水素原子銃を装備す
るものである。これらの実施により、基板表面での化学
反応を促進する上で重要な水素原子を任意の量で基板面
に取り込むことが可能となる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の薄膜形成
装置によれば、水素原子を介した基板表面での化学反応
性を必要とする製膜、基板への入射物質のイオン価数・
質量による選択を必要とする製膜において、材料物質及
び導入ガスのイオン化、電界加速により高いエネルギー
を電気的に与えられる（高電子・イオン温度）ので、基
板を加熱せしめ反応を促進するための熱エネルギーを与
えずに製膜を実現でき、低温での選択製膜が可能とな
る。従って、本発明の薄膜形成装置によれば、イオン種
選択製膜が可能で、且つ、基板に対して極めて強い密着
性を持った薄膜を形成でき、耐熱性の無い大面積プラス
チック等も基板として用いうることが可能となる。ま
た、本発明の薄膜形成装置によれば、複数の大面積基板
上に、イオン種の選択製膜において、密着性良く化学量
論的組成により近い状態で、均一な膜厚、均一な物性を
有する薄膜を作成することができるため、大量生産にも
十分対応することができる。
装置によれば、水素原子を介した基板表面での化学反応
性を必要とする製膜、基板への入射物質のイオン価数・
質量による選択を必要とする製膜において、材料物質及
び導入ガスのイオン化、電界加速により高いエネルギー
を電気的に与えられる（高電子・イオン温度）ので、基
板を加熱せしめ反応を促進するための熱エネルギーを与
えずに製膜を実現でき、低温での選択製膜が可能とな
る。従って、本発明の薄膜形成装置によれば、イオン種
選択製膜が可能で、且つ、基板に対して極めて強い密着
性を持った薄膜を形成でき、耐熱性の無い大面積プラス
チック等も基板として用いうることが可能となる。ま
た、本発明の薄膜形成装置によれば、複数の大面積基板
上に、イオン種の選択製膜において、密着性良く化学量
論的組成により近い状態で、均一な膜厚、均一な物性を
有する薄膜を作成することができるため、大量生産にも
十分対応することができる。
【図１】請求項１記載の発明の一実施例を示す図であっ
て、薄膜形成装置の反応器を上から見た平面図である。
て、薄膜形成装置の反応器を上から見た平面図である。
【図２】請求項１記載の発明の一実施例を示す図であっ
て、薄膜形成装置の反応器の側面断面図である。
て、薄膜形成装置の反応器の側面断面図である。
【図３】請求項１記載の発明の別の実施例を示す図であ
って、薄膜形成装置の反応器を上から見た平面図であ
る。
って、薄膜形成装置の反応器を上から見た平面図であ
る。
【図４】請求項２記載の発明の一実施例を示す図であっ
て、薄膜形成装置の反応器を上から見た平面図である。
て、薄膜形成装置の反応器を上から見た平面図である。
１・・・材料供給源（材料ガス供給源もしくは蒸発源） ２・・・フィラメント ３・・・グリッド ３ａ・・・第一グリッド ３ｂ・・・第二グリッド ４・・・対電極（基板電極） ５・・・真空槽外壁 ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ・・・磁界生成手段（永久磁石
もしくは電磁石） ７・・・材料ガス供給手段 ８・・・グリッド用電源 ９・・・フィラメント用電源 １０・・・被薄膜形成基板 １１・・・真空槽 １２・・・反応器
もしくは電磁石） ７・・・材料ガス供給手段 ８・・・グリッド用電源 ９・・・フィラメント用電源 １０・・・被薄膜形成基板 １１・・・真空槽 １２・・・反応器
Claims (4)
- 【請求項１】活性ガスもしくは不活性ガス、あるいは、
これら両者の混合ガスが導入される真空槽と、 上記真空槽内において、真空槽中心部に配備され、放射
ノズルが付加された被薄膜形成ガス材料物質を基板に向
け均一に放射する材料供給源、もしくは、被薄膜形成個
体材料物質を蒸気化し基板に向け均一に放射する材料供
給源と、 真空槽内壁に沿って円筒状に配備された、複数の被薄膜
形成基板を保持する複数の平板対電極、もしくは、単一
円筒型対電極と、 上記材料供給源と上記対電極との間に円筒状に配備され
た材料物質を通過させうるグリッドと、 上記材料供給源と上記グリッドとの間に円筒状に配備さ
れる熱電子発生用のフィラメントと、 上記グリッドを上記フィラメントに対して正電位とする
手段と、 上記グリッドと上記対電極との間に発生する電界方向と
直交する方向に磁界を発生させる磁界生成手段（複数の
電磁石もしくは永久磁石）と、 上記磁界の強度を制御せしめる手段と、 上記材料供給源を上記フィラメントに対して正電位に
し、電子ボンバードによって材料供給源を加熱する手段
と、 上記真空槽内に所定の電気的状態を実現するための電源
手段と、 上記真空槽内と上記電源手段とを電気的に連結する導電
手段とを有し、 上記材料供給源から放射状に材料物質を放出し、放射方
向の電界の強度と電界に対し直交する磁界の強度を制御
することによりイオン価数及び質量選択をせしめ、イオ
ン種の選択製膜を可能とすることを特徴とする薄膜形成
装置。 - 【請求項２】請求項１記載の薄膜形成装置において、グ
リッドと対電極との間に円筒状の第二グリッドを設置
し、グリッド−第二グリッド間において発生する電界と
直交するように磁界を加えイオン種の選択を可能にし、
第二グリッド−対電極間でイオン種を基板面に加速せし
める方法を有することを特徴とする薄膜形成装置。 - 【請求項３】請求項１、請求項２記載の薄膜形成装置に
おいて、水素原子濃度を被薄膜形成基板に高く供給せし
めるため、熱フィラメントを用いた水素原子銃を真空槽
中心部に設置したことを特徴とする薄膜形成装置。 - 【請求項４】請求項１、請求項２、請求項３記載の薄膜
形成装置において、水素原子銃の放射口にノズルを設置
し、ノズル加速をせしめる方法を持つことを特徴とする
薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26790291A JPH05106031A (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26790291A JPH05106031A (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05106031A true JPH05106031A (ja) | 1993-04-27 |
Family
ID=17451211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26790291A Pending JPH05106031A (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05106031A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024048261A1 (ja) * | 2022-08-29 | 2024-03-07 | 株式会社神戸製鋼所 | イオンボンバードメント装置及びイオンボンバードメント処理方法 |
-
1991
- 1991-10-16 JP JP26790291A patent/JPH05106031A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024048261A1 (ja) * | 2022-08-29 | 2024-03-07 | 株式会社神戸製鋼所 | イオンボンバードメント装置及びイオンボンバードメント処理方法 |
| JP2024032474A (ja) * | 2022-08-29 | 2024-03-12 | 株式会社神戸製鋼所 | イオンボンバードメント装置及びイオンボンバードメント処理方法 |
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