JPH05132767A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
- Publication number
- JPH05132767A JPH05132767A JP29708491A JP29708491A JPH05132767A JP H05132767 A JPH05132767 A JP H05132767A JP 29708491 A JP29708491 A JP 29708491A JP 29708491 A JP29708491 A JP 29708491A JP H05132767 A JPH05132767 A JP H05132767A
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- Japan
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- thin film
- ionized
- cluster
- positive
- film forming
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 イオン化クラスターから絶縁物薄膜を形成す
ると電荷が集中して薄膜上で絶縁破壊を生ずるので、こ
の薄膜上の電荷を中和して、絶縁破壊を防止し、高品質
の絶縁物薄膜を形成する。 【構成】 真空槽１の中の蒸気発生源９とイオン化手段
13により生成したイオン化クラスター14に電圧発生手段
23を用いて制御電極15ａとアース電極15ｂで正負交互の
電界を印加して、基板16に正電荷のイオン化クラスター
14と負電荷の電子ビームを交互に照射し、形成された絶
縁物薄膜上の電荷を中和する。
ると電荷が集中して薄膜上で絶縁破壊を生ずるので、こ
の薄膜上の電荷を中和して、絶縁破壊を防止し、高品質
の絶縁物薄膜を形成する。 【構成】 真空槽１の中の蒸気発生源９とイオン化手段
13により生成したイオン化クラスター14に電圧発生手段
23を用いて制御電極15ａとアース電極15ｂで正負交互の
電界を印加して、基板16に正電荷のイオン化クラスター
14と負電荷の電子ビームを交互に照射し、形成された絶
縁物薄膜上の電荷を中和する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、薄膜形成装置、特に
イオンビームにより薄膜を蒸着形成する薄膜形成装置に
関するものである。
イオンビームにより薄膜を蒸着形成する薄膜形成装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は、例えば特公昭54−9592号公報に
示された従来のイオンビーム蒸着法による薄膜形成装置
を模式的に示す構成図である。図において、１は所定の
真空度に保持された真空槽、２はこの真空槽１を真空状
態に排気する真空排気系、３は真空槽１内に置かれた密
閉形のルツボ、４はこのルツボ３の上部に設けられた少
なくとも一つのノズル、５はルツボ３内に充填された蒸
着物質、６はルツボ３を加熱する加熱用フィラメント、
７はこの加熱用フィラメント６からの熱を遮る熱シール
ド板、８はルツボ３の上部に設けられたノズル４から蒸
着物質を噴出させて形成したクラスター（塊状原子集
団）である。９は蒸気発生源で、ルツボ３、蒸着物質
５、加熱用フィラメント６および熱シールド板７により
構成される。
示された従来のイオンビーム蒸着法による薄膜形成装置
を模式的に示す構成図である。図において、１は所定の
真空度に保持された真空槽、２はこの真空槽１を真空状
態に排気する真空排気系、３は真空槽１内に置かれた密
閉形のルツボ、４はこのルツボ３の上部に設けられた少
なくとも一つのノズル、５はルツボ３内に充填された蒸
着物質、６はルツボ３を加熱する加熱用フィラメント、
７はこの加熱用フィラメント６からの熱を遮る熱シール
ド板、８はルツボ３の上部に設けられたノズル４から蒸
着物質を噴出させて形成したクラスター（塊状原子集
団）である。９は蒸気発生源で、ルツボ３、蒸着物質
５、加熱用フィラメント６および熱シールド板７により
構成される。
【０００３】10は電子ビームを放出するイオン化フィラ
メント、11はこのイオン化フィラメント10から電子を引
き出し加速する電子ビーム引出電極、12はイオン化フィ
ラメント10の熱を遮る熱シールド板である。13はイオン
化手段であり、イオン化フィラメント10、電子ビーム引
出電極11および熱シールド板12により構成される。１４
はこのイオン化手段１３によってイオン化されたイオン
化クラスター、15ａおよび15ｂはこのイオン化クラスタ
ー14を電界で加速し、運動エネルギーを付与するための
制御手段である制御電極とアース電極である。16はその
表面に薄膜が形成される基板である。17は加熱用フィラ
メント６を加熱する第一交流電源、18はルツボ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一
直流電源、19はイオン化フィラメント10を加熱する第二
交流電源、20はイオン化フィラメント10を電子ビーム引
出電極11に対して負にバイアスする第二直流電源、21は
ルツボ３、電子ビーム引出電極11および制御電極15ａを
アース電極15ｂに対して正にバイアスする第三直流電源
である。22は電源装置であり、第一交流電源17、第一直
流電源18、第二交流電源19、第二直流電源20および第三
直流電源21を収納している。
メント、11はこのイオン化フィラメント10から電子を引
き出し加速する電子ビーム引出電極、12はイオン化フィ
ラメント10の熱を遮る熱シールド板である。13はイオン
化手段であり、イオン化フィラメント10、電子ビーム引
出電極11および熱シールド板12により構成される。１４
はこのイオン化手段１３によってイオン化されたイオン
化クラスター、15ａおよび15ｂはこのイオン化クラスタ
ー14を電界で加速し、運動エネルギーを付与するための
制御手段である制御電極とアース電極である。16はその
表面に薄膜が形成される基板である。17は加熱用フィラ
メント６を加熱する第一交流電源、18はルツボ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一
直流電源、19はイオン化フィラメント10を加熱する第二
交流電源、20はイオン化フィラメント10を電子ビーム引
出電極11に対して負にバイアスする第二直流電源、21は
ルツボ３、電子ビーム引出電極11および制御電極15ａを
アース電極15ｂに対して正にバイアスする第三直流電源
である。22は電源装置であり、第一交流電源17、第一直
流電源18、第二交流電源19、第二直流電源20および第三
直流電源21を収納している。
【０００４】従来の薄膜形成装置は上述したように構成
され、真空槽１を10-6Torr程度の真空度になるまで真空
排気系２によって排気する。加熱用フィラメント６から
放出される電子を第一直流電源18で印加される電界によ
って引き出し、この引き出された電子をルツボ３に衝突
させ、ルツボ３内の蒸気圧が数Torrになる温度まで加熱
する。この加熱によってルツボ３内の蒸着物質５は蒸発
し、ノズル４から真空槽１中に噴射される。この蒸着物
質５の蒸気は、ノズル４を通過する際に断熱膨張により
加速冷却されて凝縮し、クラスター８と呼ばれる塊状原
子集団が形成される。
され、真空槽１を10-6Torr程度の真空度になるまで真空
排気系２によって排気する。加熱用フィラメント６から
放出される電子を第一直流電源18で印加される電界によ
って引き出し、この引き出された電子をルツボ３に衝突
させ、ルツボ３内の蒸気圧が数Torrになる温度まで加熱
する。この加熱によってルツボ３内の蒸着物質５は蒸発
し、ノズル４から真空槽１中に噴射される。この蒸着物
質５の蒸気は、ノズル４を通過する際に断熱膨張により
加速冷却されて凝縮し、クラスター８と呼ばれる塊状原
子集団が形成される。
【０００５】このクラスター８は、イオン化フィラメン
ト10から放出され電子ビーム引出電極11で引き出された
電子ビームにより一部がイオン化されて、正電荷のイオ
ン化クラスター14となる。このイオン化クラスター14
は、制御電極15ａとアース電極15ｂとの間に印加される
電界により加速され、イオン化されていない中性のクラ
スター８と共に基板16の表面に衝突して薄膜が形成され
る。加速されたイオン化クラスター14は中性のクラスタ
ー８に較べて格段に大きい運動エネルギーを有してい
る。イオン化クラスター14は全クラスターの約10％であ
るが、その運動エネルギーの移転が形成される薄膜に特
徴ある機械的、物理的効果を生ずる。薄膜形成の速度
は、１分間に通常20原子層または分子層以上である。
ト10から放出され電子ビーム引出電極11で引き出された
電子ビームにより一部がイオン化されて、正電荷のイオ
ン化クラスター14となる。このイオン化クラスター14
は、制御電極15ａとアース電極15ｂとの間に印加される
電界により加速され、イオン化されていない中性のクラ
スター８と共に基板16の表面に衝突して薄膜が形成され
る。加速されたイオン化クラスター14は中性のクラスタ
ー８に較べて格段に大きい運動エネルギーを有してい
る。イオン化クラスター14は全クラスターの約10％であ
るが、その運動エネルギーの移転が形成される薄膜に特
徴ある機械的、物理的効果を生ずる。薄膜形成の速度
は、１分間に通常20原子層または分子層以上である。
【０００６】なお、電源装置22内の各直流電源の作用は
次の通りである。第一直流電源18は、第一交流電源17に
よって加熱された加熱用フィラメント６から放出された
電子をルツボ３に衝突させる。第二直流電源20は、電子
ビーム引出電極11に対して、第二交流電源19で加熱され
たイオン化フィラメント10を負にバイアスし、イオン化
フィラメント10から放出された電子を電子ビーム引出電
極11内部に引き出し、クラスター８を正電荷にイオン化
してイオン化クラスター14に変える。第三直流電極21
は、アース電位にあるアース電極15ｂに対してルツボ
３、電子ビーム引出電極11および制御電極15ａを正にバ
イアスし、制御電極15ａとアース電極15ｂとの間に形成
される電界レンズによって正電荷のイオン化クラスター
14を加速制御する。
次の通りである。第一直流電源18は、第一交流電源17に
よって加熱された加熱用フィラメント６から放出された
電子をルツボ３に衝突させる。第二直流電源20は、電子
ビーム引出電極11に対して、第二交流電源19で加熱され
たイオン化フィラメント10を負にバイアスし、イオン化
フィラメント10から放出された電子を電子ビーム引出電
極11内部に引き出し、クラスター８を正電荷にイオン化
してイオン化クラスター14に変える。第三直流電極21
は、アース電位にあるアース電極15ｂに対してルツボ
３、電子ビーム引出電極11および制御電極15ａを正にバ
イアスし、制御電極15ａとアース電極15ｂとの間に形成
される電界レンズによって正電荷のイオン化クラスター
14を加速制御する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のイ
オンビーム蒸着法による薄膜形成装置では、絶縁物薄膜
を形成する場合に、薄膜表面上にイオンの電荷が集中し
て、形成されている薄膜が絶縁破壊を生じ、高品質の絶
縁物薄膜を形成することができないという問題点があっ
た。
オンビーム蒸着法による薄膜形成装置では、絶縁物薄膜
を形成する場合に、薄膜表面上にイオンの電荷が集中し
て、形成されている薄膜が絶縁破壊を生じ、高品質の絶
縁物薄膜を形成することができないという問題点があっ
た。
【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、高品質の絶縁物薄膜を形成する
ことができるイオンビーム蒸着法による薄膜形成装置を
得ることを目的としている。
ためになされたもので、高品質の絶縁物薄膜を形成する
ことができるイオンビーム蒸着法による薄膜形成装置を
得ることを目的としている。
【０００９】
【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、真空槽内に基板を配置し、この基板に対向して
蒸気発生源を設け、この蒸気発生源から発生したクラス
ターをイオン化し、このイオン化クラスターに制御電極
で正負の電界を印加する電圧発生手段を備えたものであ
る。
装置は、真空槽内に基板を配置し、この基板に対向して
蒸気発生源を設け、この蒸気発生源から発生したクラス
ターをイオン化し、このイオン化クラスターに制御電極
で正負の電界を印加する電圧発生手段を備えたものであ
る。
【００１０】
【作用】この発明においては、制御電極で正負の電界を
印加することにより、正電荷のイオン化クラスターとイ
オン化フィラメントから引き出される負電荷の電子ビー
ムとが基板に照射され、基板上に成膜されている薄膜上
のイオン電荷を安定的に中和する。
印加することにより、正電荷のイオン化クラスターとイ
オン化フィラメントから引き出される負電荷の電子ビー
ムとが基板に照射され、基板上に成膜されている薄膜上
のイオン電荷を安定的に中和する。
【００１１】
実施例１．図１はこの発明の一実施例を模式的に示す構
成図であり、１〜20および22は上記の従来装置と同等の
ものである。23は商用周波の交流電圧を発生する電圧発
生手段である。
成図であり、１〜20および22は上記の従来装置と同等の
ものである。23は商用周波の交流電圧を発生する電圧発
生手段である。
【００１２】前記のように構成された薄膜形成装置にお
いて、制御電極15ａとアース電極15ｂとの間に電圧発生
手段23から供給される交流電圧が印加され、正電荷のイ
オン化クラスター14とイオン化フィラメント10から電子
ビーム引出電極11により引き出される負電荷の電子ビー
ムとが交互に加速制御されて基板16に照射される。基板
16に断続的に繰り返し照射されるイオン化クラスター14
の正電荷は、同じく基板16に断続的に繰り返し照射され
る負電荷の電子によって中和されるので絶縁破壊が生じ
ない。薄膜形成の速度は、１分間に通常20原子層または
分子層以上であり、電圧発生手段23から印加される交流
電圧が60Hzであれば、１原子層または分子層が形成され
る間に３サイクル程度の正負交互の電圧が印加されるの
で効率の良い中和が行われる。
いて、制御電極15ａとアース電極15ｂとの間に電圧発生
手段23から供給される交流電圧が印加され、正電荷のイ
オン化クラスター14とイオン化フィラメント10から電子
ビーム引出電極11により引き出される負電荷の電子ビー
ムとが交互に加速制御されて基板16に照射される。基板
16に断続的に繰り返し照射されるイオン化クラスター14
の正電荷は、同じく基板16に断続的に繰り返し照射され
る負電荷の電子によって中和されるので絶縁破壊が生じ
ない。薄膜形成の速度は、１分間に通常20原子層または
分子層以上であり、電圧発生手段23から印加される交流
電圧が60Hzであれば、１原子層または分子層が形成され
る間に３サイクル程度の正負交互の電圧が印加されるの
で効率の良い中和が行われる。
【００１３】電圧発生手段23から発生する電圧は高周波
の交流であってもよい。
の交流であってもよい。
【００１４】実施例２．上記実施例１では電圧発生手段
23に商用周波の交流を用いているが、本実施例では正負
交互の矩形波を用いて同様の動作を期待できる。矩形波
であれば、イオン化クラスター14の基板16への入射エネ
ルギーが電圧印加の間一定であるので良好な膜質が得ら
れる効果がある。
23に商用周波の交流を用いているが、本実施例では正負
交互の矩形波を用いて同様の動作を期待できる。矩形波
であれば、イオン化クラスター14の基板16への入射エネ
ルギーが電圧印加の間一定であるので良好な膜質が得ら
れる効果がある。
【００１５】正負交互の矩形波は、正矩形波の時間と負
矩形波の時間とが異ってもよく、また、正正負正正負…
…のような繰り返しであってもよく、また、必要時に負
電圧を印加するようにしても同様の動作を期待できる。
また、正は矩形波、負は正絃波または３角波のような組
み合わせであってもよい。
矩形波の時間とが異ってもよく、また、正正負正正負…
…のような繰り返しであってもよく、また、必要時に負
電圧を印加するようにしても同様の動作を期待できる。
また、正は矩形波、負は正絃波または３角波のような組
み合わせであってもよい。
【００１６】ところで上記説明では、この発明をイオン
化クラスターを発生させるイオン源を用いた薄膜形成装
置に応用した例を示したが、他のイオン源、例えばＥＣ
Ｒ（Electron Cyclotron Resonance）イオン源を用いた
薄膜形成装置に応用しても良いことは言うまでもない。
化クラスターを発生させるイオン源を用いた薄膜形成装
置に応用した例を示したが、他のイオン源、例えばＥＣ
Ｒ（Electron Cyclotron Resonance）イオン源を用いた
薄膜形成装置に応用しても良いことは言うまでもない。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、正負の電圧を発生する電圧発生手段を用いて制御電
極に印加して、イオン化クラスターとイオン化フィラメ
ントから放出される電子を加速制御し、基板に照射する
ようにしたので、基板上の絶縁物薄膜のイオン電荷を中
和でき、薄膜上で絶縁破壊を生ずることなく高品質の絶
縁物薄膜を形成できる効果がある。
ば、正負の電圧を発生する電圧発生手段を用いて制御電
極に印加して、イオン化クラスターとイオン化フィラメ
ントから放出される電子を加速制御し、基板に照射する
ようにしたので、基板上の絶縁物薄膜のイオン電荷を中
和でき、薄膜上で絶縁破壊を生ずることなく高品質の絶
縁物薄膜を形成できる効果がある。
【図１】この発明の一実施例による薄膜形成装置を示す
構成図である。
構成図である。
【図２】従来の薄膜形成装置を示す構成図である。
１ 真空槽 ９ 蒸気発生源 13 イオン化手段 14 イオン化クラスター 15ａ 制御電極 15ｂ アース電極 16 基板 23 電圧発生手段
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年３月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】従来の薄膜形成装置は上述したように構成
され、真空槽１を10- 4〜10-6Torr程度の真空度になるま
で真空排気系２によって排気する。加熱用フィラメント
６から放出される電子を第一直流電源18で印加される電
界によって引き出し、この引き出された電子をルツボ３
に衝突させ、ルツボ３内の蒸気圧が０.1〜数Torrになる
温度まで加熱する。この加熱によってルツボ３内の蒸着
物質５は蒸発し、ノズル４から真空槽１中に噴射され
る。この蒸着物質５の蒸気は、ノズル４を通過する際に
断熱膨張により加速冷却されて凝縮し、クラスター８と
呼ばれる塊状原子集団が形成される。
され、真空槽１を10- 4〜10-6Torr程度の真空度になるま
で真空排気系２によって排気する。加熱用フィラメント
６から放出される電子を第一直流電源18で印加される電
界によって引き出し、この引き出された電子をルツボ３
に衝突させ、ルツボ３内の蒸気圧が０.1〜数Torrになる
温度まで加熱する。この加熱によってルツボ３内の蒸着
物質５は蒸発し、ノズル４から真空槽１中に噴射され
る。この蒸着物質５の蒸気は、ノズル４を通過する際に
断熱膨張により加速冷却されて凝縮し、クラスター８と
呼ばれる塊状原子集団が形成される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】このクラスター８は、イオン化フィラメン
ト10から放出され電子ビーム引出電極11で引き出された
電子ビームにより一部がイオン化されて、正電荷のイオ
ン化クラスター14となる。このイオン化クラスター14
は、制御電極15ａとアース電極15ｂとの間に印加される
電界により加速され、イオン化されていない中性のクラ
スター８と共に基板16の表面に衝突して薄膜が形成され
る。加速されたイオン化クラスター14は中性のクラスタ
ー８に較べて格段に大きい運動エネルギーを有してい
る。イオン化クラスター14は全クラスターの１〜10％で
あるが、その運動エネルギーの移転が形成される薄膜に
特徴ある機械的、物理的効果を生ずる。薄膜形成の速度
は、１分間に通常20原子層または分子層以上である。
ト10から放出され電子ビーム引出電極11で引き出された
電子ビームにより一部がイオン化されて、正電荷のイオ
ン化クラスター14となる。このイオン化クラスター14
は、制御電極15ａとアース電極15ｂとの間に印加される
電界により加速され、イオン化されていない中性のクラ
スター８と共に基板16の表面に衝突して薄膜が形成され
る。加速されたイオン化クラスター14は中性のクラスタ
ー８に較べて格段に大きい運動エネルギーを有してい
る。イオン化クラスター14は全クラスターの１〜10％で
あるが、その運動エネルギーの移転が形成される薄膜に
特徴ある機械的、物理的効果を生ずる。薄膜形成の速度
は、１分間に通常20原子層または分子層以上である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】正負交互の矩形波は、正矩形波の時間と負
矩形波の時間とが異ってもよく、また、正正負正正負…
…のような繰り返しであってもよく、また、必要時に負
電圧を印加するようにしても同様の動作を期待できる。
また、正は矩形波、負は正弦波または３角波のような組
み合わせであってもよい。
矩形波の時間とが異ってもよく、また、正正負正正負…
…のような繰り返しであってもよく、また、必要時に負
電圧を印加するようにしても同様の動作を期待できる。
また、正は矩形波、負は正弦波または３角波のような組
み合わせであってもよい。
Claims (1)
- 【請求項１】 所定の真空度に保持された真空槽、この
真空槽内に配置された基板、この基板に対向して設けら
れた蒸気発生源、この蒸気発生源から発生したクラスタ
ーをイオン化するイオン化手段、このイオン化されたク
ラスターに電界を印加する制御電極、この制御電極に正
負の電圧を印加する電圧発生手段を備えた薄膜形成装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29708491A JPH05132767A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29708491A JPH05132767A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05132767A true JPH05132767A (ja) | 1993-05-28 |
Family
ID=17841997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29708491A Pending JPH05132767A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05132767A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001045141A3 (en) * | 1999-12-06 | 2002-05-10 | Epion Corp | Method and apparatus for smoothing thin conductive films by gas cluster ion beam |
-
1991
- 1991-11-13 JP JP29708491A patent/JPH05132767A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001045141A3 (en) * | 1999-12-06 | 2002-05-10 | Epion Corp | Method and apparatus for smoothing thin conductive films by gas cluster ion beam |
| US6613240B2 (en) | 1999-12-06 | 2003-09-02 | Epion Corporation | Method and apparatus for smoothing thin conductive films by gas cluster ion beam |
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