JPH05106033A

JPH05106033A - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JPH05106033A
Application number: JP26790391A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tanaka; 田中　　誠; Makoto Tanabe; 誠田辺; Wasaburo Ota; 和三郎太田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-10-16
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 1993-04-27

Abstract

(57)【要約】【目的】良好な膜構造を有するカーボン薄膜やシリコン
薄膜を、耐熱性の低い基板に対しても密着性良く形成で
きる薄膜形成装置を提供する。【構成】本装置は、薄膜形成材料及び水素ガスが導入さ
れる成膜用真空槽１と、この真空槽内に配備され基板１
００を保持する基板ホルダー１３と、基板１３を加熱す
る手段１３’と、真空槽内に薄膜形成材料を供給する手
段１０，２０と、基板近傍に水素原子を供給する手段
５，１４，１７とを有し、基板近傍において、水素原子
を高濃度に供給しながら成膜が行なえるような装置構成
及び手段がとられたことを特徴とする。【効果】基板表面近傍に水素原子を高濃度に供給するこ
とによって、基板表面で材料物質の分解反応を促進する
ことができ、良好な膜構造を有するカーボン薄膜、シリ
コン薄膜の低温形成が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカーボン薄膜あるいはシ
リコン薄膜を低温で良質に形成することのできる薄膜形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は先に、被薄膜形成基板上に種
々の薄膜を形成する薄膜形成装置として、基板を蒸発源
に対向させて保持する対向電極と蒸発源との間にグリッ
ドを配し、この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。また、この他、被薄膜形
成基板上にカーボン薄膜あるいはシリコン薄膜を形成す
る手段としては、従来よりＣＶＤ法やＰＶＤ法をはじめ
種々のものが提案されており、その方法も極めて多岐に
渡っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の薄膜形
成装置においては、形成される膜の基板への密着性が弱
かったり、また、良質な膜構造（結晶性、電気的特性、
硬度等）を有するカーボン薄膜やシリコン薄膜を形成す
るには、薄膜形成温度（基板温度）を高くする必要があ
り、耐熱性の低い基板への成膜が困難であったりする等
の問題があった。本発明は上記事情に鑑みてなされたも
のであって、従来装置に比べて反応性が高く、比較的低
い温度での成膜が可能で、良好な膜構造を有するカーボ
ン薄膜やシリコン薄膜を、耐熱性の低い基板に対しても
密着性良く形成でき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の薄膜形成装置は、カーボン薄膜もしくは
シリコン薄膜形成用の薄膜形成装置であって、薄膜形成
材料及び水素ガスが導入される成膜用真空槽と、上記真
空槽内に配備され被薄膜形成基板を保持する基板ホルダ
ーと、被薄膜形成基板を加熱する手段と、上記真空槽内
に薄膜形成材料を供給する手段とを有し、被薄膜形成基
板近傍において、水素原子を高濃度に供給しながら成膜
が行なえるような装置構成及び手段がとられたことを特
徴とする。請求項２の薄膜形成装置では、上記薄膜形成
装置において、被薄膜形成基板近傍に水素原子を高濃度
に供給する方法として、被薄膜形成基板近傍に水素ガス
を供給する手段を有し、レーザ照射、あるいは水銀ラン
プ照射等により水素解離させ、被薄膜形成基板近傍の水
素原子濃度を高めるようにしたことを特徴とする。請求
項３の薄膜形成装置では、請求項２記載の薄膜形成装置
において、レーザ照射による水素解離を効率良く行なう
ため、全反射ミラーを被薄膜形成基板表面近傍に設置し
て照射効率の向上をはかったことを特徴とする。

【０００５】請求項４の薄膜形成装置では、請求項１記
載の薄膜形成装置において、被薄膜形成基板近傍に水素
原子を高濃度に供給する方法として、被薄膜形成基板表
面の前方あるいは側面に、水素原子供給部を設置したこ
とを特徴とする。請求項５の薄膜形成装置では、請求項
４記載の薄膜形成装置において、水素原子供給部内に水
素解離用の熱フィラメントを設置し、成膜用真空槽に対
して高い圧力となるように水素ガスを水素原子供給部内
に導入し、水素原子供給部の噴射孔をノズル形状にし
て、水素原子を被薄膜形成基板表面に効率良く噴射させ
るようにしたことを特徴とする。請求項６の薄膜形成装
置では、請求項５記載の薄膜形成装置において、水素原
子供給部内の熱フィラメントを水素原子供給部本体内壁
に対し負電位にして、水素解離を促進させたことを特徴
とする。請求項７の薄膜形成装置では、請求項５あるい
は請求項６記載の薄膜形成装置において、水素原子供給
部内の熱フィラメント近傍部分にレーザ光を照射して、
水素解離を促進させたことを特徴とする。

【０００６】請求項８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
れる成膜用真空槽と、上記真空槽内に配備され材料供給
路より真空外から蒸気又は霧状とした薄膜形成材料を方
向性良く且つ均一に基板に向けて噴射することができる
材料供給部と、上記真空槽内において上記材料供給部と
対向するように配備され被薄膜形成基板を保持する対電
極と、上記真空槽内において上記材料供給部と上記対電
極の間に配備され薄膜形成材料を通過させ得るグリッド
と、上記真空槽内において上記グリッドと上記材料供給
部の間に配備される熱電子発生用のフィラメントと、被
薄膜形成基板を加熱する手段と、上記フィラメントに対
し上記グリッドを正電位にする電位手段と、上記真空槽
内に所定の電位配分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、被薄膜形成基板表面近傍において、水素原子
を高濃度に供給しながら成膜が行なえるような装置構成
及び手段がとられたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の薄膜形成装置においては、被薄膜形成
基板表面近傍に水素原子を高濃度に供給しながら成膜が
行なえるような装置構成及び手段がとられたことによ
り、基板表面近傍の水素原子アシストにより材料物質の
分解反応を促進することができ、従来難しいとされてい
た結晶性や電気的特性に優れたカーボン薄膜、シリコン
薄膜の低温形成が可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の薄膜形成装置の構成及び作用
についてより具体的に説明する。請求項１のカーボン薄
膜、シリコン薄膜形成装置は、成膜用真空槽と、基板ホ
ルダーと、基板加熱手段と、材料供給手段と、水素原子
供給手段とを有する。成膜用真空槽には、材料物質であ
る反応性ガス、及び反応促進のための水素ガスが導入さ
れるようになっている。基板ホルダーは、被薄膜形成基
板（以下、基板という）を保持するようになっており、
上記成膜用真空槽内に配備される。基板加熱手段は、基
板を通電加熱あるいは間接加熱する手段であり、成膜状
況に応じて適宜使用される。材料供給手段は、成膜用真
空槽内に材料物質である反応性ガスを定量且つ安定に供
給する手段であり、シャワー放出、ノズル噴射など成膜
状況に応じて種々の方法が用いられる。水素原子供給手
段は、基板近傍に水素原子を高濃度に供給する手段であ
り、水素原子は材料物質の分解反応に有効に寄与する。
従って、この薄膜形成装置で蒸着プロセスを実行する
と、基板表面近傍の水素原子アシストにより材料物質の
分解反応が促進されるため、結晶性や電気的特性に優れ
たカーボン、シリコン薄膜の低温形成が、より一層容易
となる。

【０００９】また、請求項２の薄膜形成装置は、上記薄
膜形成装置において、基板表面近傍に水素原子を高濃度
に供給する方法として、水素ガスを基板表面に噴射し、
レーザ照射、あるいは水銀ランプ照射等により水素解離
させて、基板近傍の水素原子濃度を高めたものであり、
これにより、基板表面近傍の水素原子アシストによる材
料物質の分解反応がより促進されるため、結晶性や電気
的特性に優れたカーボン、シリコン薄膜の低温形成が、
より一層容易となる。

【００１０】次に上記請求項１，２の薄膜形成装置の実
施例として図１を挙げ、構成及び作用を説明する。図１
おいて、符号１は成膜用真空槽を示している。図１では
図示を省略されているが、真空槽１の側面にはパッキン
グを介して、真空槽内部の作業を行なうためのドア型の
蓋が一体化されている。また、真空槽１に設けられた孔
１Ａは図示されない排気系に連結されている。材料供給
部１０は材料供給路２０によって支持され、真空槽外よ
り材料物質を供給できるようになっている。この材料供
給部１０は複数個の小孔ノズル１０ａ及びヒーター１０
ｂを有し、材料物質を所望の運動エネルギーで方向性良
く且つ均一に基板に向けて放出できるようになってい
る。尚、図１の例ではノズル噴射となっているが、公知
のガス導入の方法を利用しても良く、この限りではな
い。

【００１１】基板ホルダー１３には、材料供給部１０と
対向する側の面に基板１００が適宜の方法で保持され
る。基板ヒータ１３’は基板加熱に用いられるものであ
り、真空槽外から電力を供給するのであるが、簡単のた
め、図１では図示を省略している。水素ガス供給部１４
は、符号５で示すような公知の適宜の方法により、真空
槽外より基板表面に水素ガスを供給する手段であり、図
１の例ではシャワー状となっている。真空槽１の側面に
設けられた窓１６には石英ガラスが取り付けられてお
り、この窓１６から基板あるいは基板表面近傍に向け
て、数ｅＶのレーザ光、あるいは水銀ランプ等を照射で
きるようになっている。尚、レーザ光源１７からのレー
ザ光は基板の面積をカバーできるように周期的に走査す
るなどの配慮がなされている。

【００１２】上記水素ガス供給部１４、石英窓１６、レ
ーザ光源１７は、基板表面近傍の水素を解離させて水素
原子濃度をたかめるための手段（水素原子供給手段）で
あり、水素原子は材料物質の分解反応を促進させる。従
って、この薄膜形成装置で蒸着プロセスを実行すると、
基板表面近傍の水素原子アシストにより材料物質の分解
反応が促進されるため、結晶性や電気的特性に優れたカ
ーボン薄膜、シリコン薄膜の低温形成が、より一層容易
となった。例えば、材料物質としてＣ₂Ｈ₂あるいはＣＨ
₄ を用いれば、比較的低温の基板上においても、良質な
カーボン薄膜またはダイヤモンド薄膜を、ＳｉＨ₄ を用
いれば、良質なシリコン薄膜を形成することができる。

【００１３】次に、請求項３の薄膜形成装置は、請求項
２の薄膜形成装置において、レーザ照射による水素解離
を効率良く行なうため、反射ミラーを基板表面の前方あ
るいは側面に設置してレーザの照射効率の向上をはかっ
たものである。尚、この装置では、レーザ照射及び全反
射ミラーの部分を除いて、構成・作用は請求項２と同様
なので、基板近傍部分のみを図２(ａ)に示す。図２(ａ)
においては、円筒状の全反射ミラー１８を基板表面近傍
に配置した例であり、全反射ミラー１８は基板１００の
表面近傍でレーザ光を閉じ込めて、レーザ光のパワーを
有効に利用するものであり、その様子を図２(ｂ)に示
す。この装置では、レーザ光のパワーをミラー１８によ
り有効に利用するばかりでなく、レーザ光の走査を必要
としない点でも請求項２の装置より有利である。尚、こ
のミラー１８の形状は、図２の例では円筒状であるが、
多角形の筒状等にしてもよく、基板の形状や設置状況に
応じて適宜定められる。

【００１４】次に、請求項４の薄膜形成装置は、請求項
１の薄膜形成装置において、基板表面近傍に水素原子を
高濃度に供給する方法として、基板表面の前方あるいは
側面に水素原子供給部を設置したものである。以下、上
記装置の実施例として図３を挙げ、構成及び作用を説明
する。図３において、符号１は成膜用真空槽を示してい
る。図３では図示を省略されているが、真空槽１の側面
にはパッキングを介して、真空槽内部の作業を行なうた
めのドア型の蓋が一体化されている。また、真空槽１に
設けられた孔１Ａは図示されない排気系に連結されてい
る。材料供給部１０は材料供給路２０によって支持さ
れ、真空槽外より材料物質を供給できるようになってい
る。この材料供給部１０は複数個の小孔ノズル１０ａ及
びヒーター１０ｂを有し、材料物質を所望の運動エネル
ギーで方向性良く且つ均一に基板に向けて放出できるよ
うになっている。尚、図３の例ではノズル噴射となって
いるが、公知のガス導入の方法を利用しても良く、この
限りではない。

【００１５】基板ホルダー１３には、材料供給部１０と
対向する側の面に基板１００が適宜の方法で保持され
る。基板ヒータ１３’は基板加熱に用いられるものであ
り、真空槽外から電力を供給するのであるが、簡単のた
め、図３では図示を省略している。水素原子供給部１５
には、符号５で示すような公知の適宜の方法により、真
空槽外より水素ガスが供給され、放出口から基板表面近
傍に向けて水素原子が放出されるようになっており、こ
の水素原子は材料物質の分解反応を促進させる。従っ
て、この薄膜形成装置で蒸着プロセスを実行すると、基
板表面近傍の水素原子アシストにより材料物質の分解反
応が促進されるため、結晶性や電気的特性に優れたカー
ボン薄膜、シリコン薄膜の低温形成が、より一層容易と
なった。例えば、材料物質としてＣ₂Ｈ₂あるいはＣＨ₄
を用いれば、比較的低温の基板上においても、良質なカ
ーボン薄膜またはダイヤモンド薄膜を、ＳｉＨ₄ を用い
れば、良質なシリコン薄膜を形成することができる。

【００１６】次に、請求項５の薄膜形成装置は、請求項
４の薄膜形成装置において、水素原子供給部内に水素解
離用の熱フィラメントを設置し、成膜用真空槽に対して
高い圧力となるように水素ガスを水素原子供給部内に導
入し、水素原子供給部の噴射孔をノズル形状にして、水
素原子を基板表面に効率良く噴射させるようにしたもの
である。この装置は、水素原子供給部を除いて、構成・
作用は請求項４と同様なので、水素原子供給部のみを図
４に示す。図４において、水素原子供給部１５内の熱フ
ィラメント１５ａは、水素の熱解離用であり、噴射孔１
５ｂの近傍に設置される。また、水素原子供給部１５の
噴射孔１５ｂは、水素原子を基板表面に効率良く噴射で
きるように、ノズル状になっている。このような構成の
水素原子供給部内に導入された水素ガスは、熱フィラメ
ント１５ａを通過する際にその一部が解離し、水素原子
となって噴射孔１５ｂより基板に向けて効率良く放出さ
れる。

【００１７】次に、請求項６の薄膜形成装置は、請求項
５の薄膜形成装置において、水素原子供給部内の熱フィ
ラメントを水素原子供給部本体内壁に対し負電位にし、
電子照射により水素解離を促進させたものである。この
装置は、水素原子供給部を除いて、構成・作用は請求項
４，５と同様なので、水素原子供給部のみを図５に示
す。図５において、水素原子供給部１５内の熱フィラメ
ント１５ａは、水素の熱解離用であり、噴射孔１５ｂの
近傍に設置される。本装置の場合、熱フィラメント１５
ａと水素原子供給部１５の本体内壁との間に直流電源１
５ｃを接続して、熱フィラメント１５ａの電位を水素原
子供給部の本体内壁に対し負電位にし、熱フィラメント
１５ａからの熱電子を本体内壁に向かって加速させるこ
とにより、水素解離をさらに促進させるようになってい
る。また、水素原子供給部１５の噴射孔１５ｂは、水素
原子を基板表面に効率良く噴射できるようにノズル状に
なっている。このような構成の水素原子供給部内に導入
された水素ガスは、熱フィラメント１５ａを通過する際
にその一部が解離し、水素原子となって噴射孔１５ｂよ
り基板に向けて効率良く放出される。

【００１８】次に、請求項７の薄膜形成装置は、請求項
５、あるいは請求項６の薄膜形成装置において、水素原
子供給部内の熱フィラメント近傍部分にレーザを照射
し、水素解離を促進させたものである。この装置は、水
素原子供給部を除いて、構成・作用は請求項４，５，６
と同様なので、水素原子供給部のみを図６に示す。図６
において、水素原子供給部１５内の熱フィラメント１５
ａは、水素の熱解離用であり、噴射孔１５ｂの近傍に設
置される。レーザ１７光源からのレーザ光は、真空槽外
より石英窓１６及び水素原子供給部１５の石英ガラス部
１５ｄを通じて熱フィラメント１５ａの付近に照射さ
れ、水素解離の促進に用いられる。本装置の場合、水素
原子供給部の内壁を反射ミラーにすることによって、レ
ーザ光を内部に閉じ込め、効率良く利用できるようにな
っている。また、水素原子供給部１５の噴射孔１５ｂ
は、水素原子を基板表面に効率良く噴射できるようにノ
ズル状になっている。このような構成の水素原子供給部
内に導入された水素ガスは、水素原子供給部内で、熱フ
ィラメント１５ａの熱輻射及びレーザ光源１７からのレ
ーザ照射によりその一部が解離し、水素原子となって噴
射孔１５ｂより基板に向けて効率良く放出される。

【００１９】次に、請求項８の薄膜形成装置は、成膜用
真空槽と、材料供給部と、対電極と、グリッドと、フィ
ラメントと、水素原子供給手段と、電源手段と、導電手
段とを有する。上記成膜用真空槽には、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
れるようになっており、材料供給部、対電極、グリッ
ド、フィラメント、水素原子供給手段としての水素原子
供給部等はこの真空槽内に配備される。対電極、材料供
給部は互いに対向するように配備され、対電極は基板ホ
ルダーを兼ねて材料供給部と対向する側に基板を保持す
るようになっている。材料供給部には、対電極と対向す
る面に材料物質の吐出孔として小口径のノズルが複数個
設けられ、また材料物質加熱用のヒーターが取り付けら
れており、材料供給部内外の圧力差を調整可能にし、材
料物質を適当な運動エネルギーを持たせて方向性良く且
つ均一に基板に向けて噴射できるようになっている。

【００２０】グリッドは材料物質を通過させうるもので
あって、材料供給部と対電極の間に配備され、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。フィラメントは熱電
子を供給するものであり、材料供給部とグリッドの間に
配備される。水素原子供給手段は、基板近傍に水素原子
を高濃度に供給する手段であり、水素原子供給部は基板
表面の前方あるいは側面に設置されるもので水素原子供
給手段の一手法である。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。

【００２１】以下、請求項８の薄膜形成装置の実施例と
して図７を挙げ、その構成及び作用を説明する。図７に
おいて、符号１は成膜用真空槽を示しており、図７では
図示を省略されているが、真空槽１の側面には、パッキ
ングを介して、真空槽内部の作業を行なうためのドア型
の蓋が一体化されている。また、真空槽１に設けられた
孔１Ａは図示されない排気系に連結されている。成膜用
真空槽１の内部空間には、符号４で示すような公知の適
宜の方法により、活性ガス及び／または不活性ガスが導
入できるようになっている。成膜用真空槽１には、内部
の気密性を保ち、且つ電気的絶縁性を保ちつつ、支持体
を兼ねた電極２１ａ，２１ｂ，２２，２３と、材料供給
路２０、及び水素ガス供給路２４が配設されており、こ
れら電極２１ａ，２１ｂ，２２，２３と、材料供給路２
０、及び水素ガス供給路２４は、真空槽内部と外部とを
電気的に連結するものであって、他の配線具と共に、導
電手段を構成する。

【００２２】材料供給部１０は、上記材料供給路２０に
よって支持され、真空槽外より材料物質を供給できるよ
うになっている。また、この材料供給部１０は複数個の
小孔ノズル１０ａ及びヒーター１０ｂを有し、材料物質
を所望の運動エネルギーで方向性良く且つ均一に基板１
００に向けて放出できるようになっている。フィラメン
ト１１は熱電子発生用であり蒸発物質の拡がりをカバー
できるようになっている。このフィラメント１１を支持
する一対の電極２１ａ，２１ｂには交流電源３１が接続
されているが、この交流電源３１の代わりに直流電源を
用いてもよく、その場合には正負の向きはどちらでもよ
い。グリッド１２を支持する電極２２は直流電圧電源３
２の正極側に接続され、直流電圧電源３２の負極側は電
極２１ａに接続される。このグリッド１２は蒸発物質を
対電極１３側へ通過させうるように形状を定めるのであ
るが、この例においては網目状である。

【００２３】対電極１３を支持する電極２３は、図７の
例ではそのまま電極２１ａに接続されているが、この間
に直流電源をいれて対電極１３にバイアスをかけてもよ
い。この対電極１３は基板ホルダーを兼ねており、材料
供給部１０と対向する側の面には基板１００が適宜の方
法で保持される。対電極１３に設置された基板ヒーター
１３’は、基板１００の加熱に用いられるものであり、
真空槽外から電力を供給するのであるが、簡単のため図
７では図示を省略している。水素原子供給部１５は、水
素原子を基板表面近傍に供給する手段であり、水素ガス
供給路２４によって支持され、真空槽外部から供給され
た水素ガスを解離させて基板近傍に放出するようになっ
ている。この水素原子供給手段は、装置形状、成膜条件
等に応じて請求項１〜７の水素原子供給手段を適宜使用
することができる。尚、図７の例では、材料供給路２０
は電気的に電極２１ａに接続されているが、これは必ず
しも必要ではない。また、図中の接地も必ずしも必要で
はない。

【００２４】さて、上記の電源手段により、グリッド１
２はフィラメント１１に対して正電位となり、電界はグ
リッド１２からフィラメント１１へ向かう。また、図７
の例のように、対電極１３をグリッド１２に対して負電
位にした場合には、グリッド１２から対電極１３へも電
界が発生する。従って、この薄膜形成装置では、フィラ
メント加熱用電源３１とグリッド用直流電圧電源３２の
調節により、グリッド−フィラメント間、グリッド−対
電極間に安定なプラズマ状態を作ることができる。尚、
実際には、上記電気的接続は導電手段の一部を構成する
スイッチを含み、これらのスイッチ操作により蒸着プロ
セスを実行するのであるが、これらのスイッチ類は、図
示を省略されている。

【００２５】さて、以上のように構成された薄膜形成装
置で蒸着プロセスを実行すると、材料供給部１０から放
出された材料物質はプラズマ中でイオン化され、電界に
より基板１００に向かって加速される。そして、このイ
オン粒子の運動エネルギーの効果と、水素原子供給部１
５から供給された基板表面近傍の水素原子のアシストに
よる材料物質の分解反応の促進の効果により、基板１０
０への密着性に優れ、結晶性も良好なカーボン薄膜、シ
リコン薄膜を、より低温で得ることができる。例えば、
導入ガスとしてＡｒ等を選択し、水素原子供給部１５に
より基板近傍に水素原子を供給し、真空槽１内の圧力を
１０〜１／１０² Ｐａに調整する。そして、材料物質と
してＣ₂Ｈ₂、ＣＨ₄ を用いれば、比較的低温の基板上に
おいても、良質なカーボン薄膜またはダイヤモンド薄膜
を形成でき、また、材料物質としてＳｉＨ₄ を用いれ
ば、良質なシリコン薄膜を形成することができる。同様
に、導入ガスとしてＮ₂ 及び／またはＡｒを選択し、基
板近傍に水素原子を供給し、材料物質としてＳｉＨ₄＋
ＮＨ₃を用いれば、ＳｉＮ_X 薄膜のような良質な化合物
薄膜の形成も可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の薄膜形成
装置においては、基板表面近傍に水素原子を高濃度に供
給しながら成膜プロセスを実行できるため、基板表面近
傍の水素原子アシストにより材料物質の分解反応を促進
することができ、従来難しいとされていた、結晶性や電
気的特性に優れたカーボン薄膜、シリコン薄膜の形成
が、高い成膜温度（結晶化温度、反応温度）を与えずに
実現でき、より一層容易となる。従って、本発明の薄膜
形成装置によれば、結晶性や電気的特性に優れた良好な
膜構造を有するカーボン薄膜、シリコン薄膜を、耐熱性
の低い基板等に対しても密着性良く容易に形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，２の一実施例を示す薄膜形成装置の
概略構成図である。

【図２】請求項３の一実施例を示す図であって、（ａ）
は薄膜形成装置の基板近傍部分のみを示す側断面図、
（ｂ）は基板近傍部分の平面図である。

【図３】請求項４の一実施例を示す薄膜形成装置の概略
構成図である。

【図４】請求項５の一実施例を示す図であって、薄膜形
成装置の水素原子供給部の概略構成を示す図である。

【図５】請求項６の一実施例を示す図であって、薄膜形
成装置の水素原子供給部の概略構成を示す図である。

【図６】請求項７の一実施例を示す図であって、薄膜形
成装置の水素原子供給部の概略構成を示す図である。

【図７】請求項８の一実施例を示す薄膜形成装置の概略
構成図である。

【符号の説明】

１・・・成膜用真空槽５・・・水素ガス導入手段１０・・・材料供給部１１・・・フィラメント１２・・・グリッド１３・・・基板ホルダー（対電極）１３’・・・基板加熱手段１４・・・水素ガス供給部１５・・・水素原子供給部１６・・・窓１７・・・レーザ光源１８・・・全反射ミラー２０・・・材料供給路２１ａ，２１ｂ，２２，２３・・・支持体兼用電極３１・・・フィラメント加熱用電源３２・・・直流電圧電源１００・・・被薄膜形成基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カーボン薄膜もしくはシリコン薄膜形成用
の薄膜形成装置であって、薄膜形成材料及び水素ガスが
導入される成膜用真空槽と、上記真空槽内に配備され被
薄膜形成基板を保持する基板ホルダーと、被薄膜形成基
板を加熱する手段と、上記真空槽内に薄膜形成材料を供
給する手段とを有し、被薄膜形成基板近傍において、水
素原子を高濃度に供給しながら成膜が行なえるような装
置構成及び手段がとられた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、被
薄膜形成基板近傍に水素原子を高濃度に供給する方法と
して、被薄膜形成基板近傍に水素ガスを供給する手段を
有し、レーザ照射、あるいは水銀ランプ照射等により水
素解離させ、被薄膜形成基板近傍の水素原子濃度を高め
るようにしたことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項３】請求項２記載の薄膜形成装置において、レ
ーザ照射による水素解離を効率良く行なうため、全反射
ミラーを被薄膜形成基板表面近傍に設置して照射効率の
向上をはかったことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項４】請求項１記載の薄膜形成装置において、被
薄膜形成基板近傍に水素原子を高濃度に供給する方法と
して、被薄膜形成基板表面の前方あるいは側面に、水素
原子供給部を設置したことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項５】請求項４記載の薄膜形成装置において、水
素原子供給部内に水素解離用の熱フィラメントを設置
し、成膜用真空槽に対して高い圧力となるように水素ガ
スを水素原子供給部内に導入し、水素原子供給部の噴射
孔をノズル形状にして、水素原子を被薄膜形成基板表面
に効率良く噴射させるようにしたことを特徴とする薄膜
形成装置。
【請求項６】請求項５記載の薄膜形成装置において、水
素原子供給部内の熱フィラメントを水素原子供給部本体
内壁に対し負電位にして、水素解離を促進させたことを
特徴とする薄膜形成装置。
【請求項７】請求項５あるいは請求項６記載の薄膜形成
装置において、水素原子供給部内の熱フィラメント近傍
部分にレーザ光を照射して、水素解離を促進させたこと
を特徴とする薄膜形成装置。
【請求項８】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成膜用真空槽と、上記真
空槽内に配備され材料供給路より真空外から蒸気又は霧
状とした薄膜形成材料を方向性良く且つ均一に基板に向
けて噴射することができる材料供給部と、上記真空槽内
において上記材料供給部と対向するように配備され被薄
膜形成基板を保持する対電極と、上記真空槽内において
上記材料供給部と上記対電極の間に配備され薄膜形成材
料を通過させ得るグリッドと、上記真空槽内において上
記グリッドと上記材料供給部の間に配備される熱電子発
生用のフィラメントと、被薄膜形成基板を加熱する手段
と、上記フィラメントに対し上記グリッドを正電位にす
る電位手段と、上記真空槽内に所定の電位配分を実現す
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、被薄膜形成基板表
面近傍において、水素原子を高濃度に供給しながら成膜
が行なえるような装置構成及び手段がとられたことを特
徴とする薄膜形成装置。