JPH05171425A - 化合物薄膜形成装置及び化合物薄膜の形成方法 - Google Patents
化合物薄膜形成装置及び化合物薄膜の形成方法Info
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- JPH05171425A JPH05171425A JP34111191A JP34111191A JPH05171425A JP H05171425 A JPH05171425 A JP H05171425A JP 34111191 A JP34111191 A JP 34111191A JP 34111191 A JP34111191 A JP 34111191A JP H05171425 A JPH05171425 A JP H05171425A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、反応率の制御性を高めて、高品質
な化合物薄膜を効率良く形成することを目的とするもの
である。 【構成】 反応性ガスを噴射するガス噴射ノズル41をノ
ズル加熱フィラメント43の輻射熱により加熱することに
より、反応性ガスを熱解離させ、またガス噴射ノズル41
をガスイオン化用フィラメント26に対して正にバイアス
して、熱電子をガス噴射ノズル41に直接照射させること
により、ガス噴射ノズル41をさらに加熱するとともに、
反応性ガスをその濃度の高いガス噴射ノズル41の出口付
近でイオン化し、反応性ガスの反応性を高めることを可
能とした。
な化合物薄膜を効率良く形成することを目的とするもの
である。 【構成】 反応性ガスを噴射するガス噴射ノズル41をノ
ズル加熱フィラメント43の輻射熱により加熱することに
より、反応性ガスを熱解離させ、またガス噴射ノズル41
をガスイオン化用フィラメント26に対して正にバイアス
して、熱電子をガス噴射ノズル41に直接照射させること
により、ガス噴射ノズル41をさらに加熱するとともに、
反応性ガスをその濃度の高いガス噴射ノズル41の出口付
近でイオン化し、反応性ガスの反応性を高めることを可
能とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、真空槽内に設けられ
た基板に対してクラスターイオンビームと反応性ガスと
を照射することにより、例えばアモルファスシリコン薄
膜などの化合物薄膜を基板上に形成するための化合物薄
膜形成装置及び化合物薄膜の形成方法に関するものであ
る。
た基板に対してクラスターイオンビームと反応性ガスと
を照射することにより、例えばアモルファスシリコン薄
膜などの化合物薄膜を基板上に形成するための化合物薄
膜形成装置及び化合物薄膜の形成方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から窒化チタン（ＴｉＮ），アルミ
ナ（Ａｌ2Ｏ3），シリコンカーバイト（ＳｉＣ）等の化
合物薄膜が、スパッタリング法やＣＶＤ法などの方法で
部品表面に被膜されている。しかし、このような方法で
成膜された化合物薄膜は、組成的に不十分であったり、
また付着力が弱い等の問題点があった。
ナ（Ａｌ2Ｏ3），シリコンカーバイト（ＳｉＣ）等の化
合物薄膜が、スパッタリング法やＣＶＤ法などの方法で
部品表面に被膜されている。しかし、このような方法で
成膜された化合物薄膜は、組成的に不十分であったり、
また付着力が弱い等の問題点があった。
【０００３】また、１９７５年にスピア（Ｗ．Ｅ．Ｓｐ
ｅａｒ）らがグロー放電によりシラン（ＳｉＨ4）を熱
分解して得た水素化ケイ素化合物（通称アモルファスシ
リコン）は、乱れたダイヤモンド形構造であり、かつそ
の結果生じる未結合手に水素が結合した固体であり、太
陽電池などのｐｎ接合半導体材料として広く利用されて
いる。この太陽電池の性能は、シリコンの未結合手にで
きるだけ多くの水素を結合させることが決め手となる
が、上記の従来方法では水素組成を高くすることに限界
がある。
ｅａｒ）らがグロー放電によりシラン（ＳｉＨ4）を熱
分解して得た水素化ケイ素化合物（通称アモルファスシ
リコン）は、乱れたダイヤモンド形構造であり、かつそ
の結果生じる未結合手に水素が結合した固体であり、太
陽電池などのｐｎ接合半導体材料として広く利用されて
いる。この太陽電池の性能は、シリコンの未結合手にで
きるだけ多くの水素を結合させることが決め手となる
が、上記の従来方法では水素組成を高くすることに限界
がある。
【０００４】図３は例えば『プロシーディングス・オブ
・ザ・セブンス・シンポジウム・オン・イオン・ソース
・アンド・イオン・アシステッド・テクノロジー』（Pr
oceedings of the seventh Symposium on Ion Source a
nd Ion Assisted Technology）に示された従来の反応性
クラスターイオンビーム（Ｒ−ＩＣＢ）装置を示す構成
図である。
・ザ・セブンス・シンポジウム・オン・イオン・ソース
・アンド・イオン・アシステッド・テクノロジー』（Pr
oceedings of the seventh Symposium on Ion Source a
nd Ion Assisted Technology）に示された従来の反応性
クラスターイオンビーム（Ｒ−ＩＣＢ）装置を示す構成
図である。
【０００５】図において、１は真空槽、２は真空槽１内
を所定の真空度に保持する真空排気系、３は真空槽１内
に設けられた蒸気発生源であり、この蒸気発生源３は、
ノズル４ａを有する密閉形の坩堝４，この坩堝４を加熱
する加熱用フィラメント５及び熱シールド板６からなっ
ている。７は坩堝４内に充填された蒸着物質、８は蒸着
物質７の蒸気を坩堝４から噴出させて形成したクラスタ
ー（塊状原子集団）である。
を所定の真空度に保持する真空排気系、３は真空槽１内
に設けられた蒸気発生源であり、この蒸気発生源３は、
ノズル４ａを有する密閉形の坩堝４，この坩堝４を加熱
する加熱用フィラメント５及び熱シールド板６からなっ
ている。７は坩堝４内に充填された蒸着物質、８は蒸着
物質７の蒸気を坩堝４から噴出させて形成したクラスタ
ー（塊状原子集団）である。
【０００６】９はクラスター８の通路の周囲に設けられ
たイオン化手段であり、このイオン化手段９は、イオン
化フィラメント10，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引き出し電極11及び熱シールド板
12からなっている。13はイオン化されたクラスター８を
電界で加速し、運動エネルギーを付与する加速電極、14
は表面に化合物薄膜が形成される基板、15はバイアス用
の第１ないし第３の直流電源16〜18とフィラメント加熱
用の第１及び第２の交流電源19，20とが収納されている
電源装置である。
たイオン化手段であり、このイオン化手段９は、イオン
化フィラメント10，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引き出し電極11及び熱シールド板
12からなっている。13はイオン化されたクラスター８を
電界で加速し、運動エネルギーを付与する加速電極、14
は表面に化合物薄膜が形成される基板、15はバイアス用
の第１ないし第３の直流電源16〜18とフィラメント加熱
用の第１及び第２の交流電源19，20とが収納されている
電源装置である。
【０００７】21は真空槽１内に反応性ガスを導入するた
めの反応性ガス導入系であり、この反応性ガス導入系21
は、例えば酸素，窒素又は水素等の反応性ガスが充填さ
れたガスボンベ22，導入管23及び流量調整バルブ24から
なっている。
めの反応性ガス導入系であり、この反応性ガス導入系21
は、例えば酸素，窒素又は水素等の反応性ガスが充填さ
れたガスボンベ22，導入管23及び流量調整バルブ24から
なっている。
【０００８】次に、電源装置15内の各バイアス電源の機
能について説明する。まず、第１の直流電源16は、加熱
用フィラメント５から放出された熱電子が坩堝４に衝突
するように、加熱用フィラメント５に対して坩堝４の電
位を正にバイアスする。次に、第２の直流電源17は、イ
オン化フィラメント10から放出された熱電子を引き出し
電極11内に引き出すように、イオン化フィラメント10に
対して引き出し電極11の電位を正にバイアスする。ま
た、第３の直流電源18は、アース電位である加速電極13
に対して引き出し電極11及び坩堝４の電位を正にバイア
スし、この間に形成される電界レンズによって正電荷の
クラスターイオンを加速制御する。
能について説明する。まず、第１の直流電源16は、加熱
用フィラメント５から放出された熱電子が坩堝４に衝突
するように、加熱用フィラメント５に対して坩堝４の電
位を正にバイアスする。次に、第２の直流電源17は、イ
オン化フィラメント10から放出された熱電子を引き出し
電極11内に引き出すように、イオン化フィラメント10に
対して引き出し電極11の電位を正にバイアスする。ま
た、第３の直流電源18は、アース電位である加速電極13
に対して引き出し電極11及び坩堝４の電位を正にバイア
スし、この間に形成される電界レンズによって正電荷の
クラスターイオンを加速制御する。
【０００９】次に、動作について説明する。真空排気系
２によって真空槽１内を10-4Ｔｏｒｒ以下の真空度にな
るまで排気した後、流量調整バルブ24を開き、反応性ガ
スをガスボンベ22から導入管23を通して真空槽１内に導
入する。
２によって真空槽１内を10-4Ｔｏｒｒ以下の真空度にな
るまで排気した後、流量調整バルブ24を開き、反応性ガ
スをガスボンベ22から導入管23を通して真空槽１内に導
入する。
【００１０】一方、坩堝４内の蒸気圧が数Ｔｏｒｒにな
る温度まで、加熱用フィラメント５から放出される熱電
子により坩堝４を加熱すると、蒸着物質７は蒸発し、ノ
ズル４ａから真空槽１中に噴射される。この噴射された
蒸気は、ノズル４ａを通過する際、断熱膨張により加速
冷却されて凝縮し、これによりクラスター８が形成され
る。
る温度まで、加熱用フィラメント５から放出される熱電
子により坩堝４を加熱すると、蒸着物質７は蒸発し、ノ
ズル４ａから真空槽１中に噴射される。この噴射された
蒸気は、ノズル４ａを通過する際、断熱膨張により加速
冷却されて凝縮し、これによりクラスター８が形成され
る。
【００１１】このクラスター８は、イオン化フィラメン
ト10から放出される熱電子によって、一部イオン化され
る。イオン化されたクラスター８は、加速電極13で形成
された電界により加速を受けて、イオン化されていない
中性のクラスター８とともに基板14に衝突する。このと
き、基板14の近傍には反応性ガスが存在するので、クラ
スター８と反応性ガスとの反応が基板14上で進行して、
化合物薄膜が基板14に蒸着される。
ト10から放出される熱電子によって、一部イオン化され
る。イオン化されたクラスター８は、加速電極13で形成
された電界により加速を受けて、イオン化されていない
中性のクラスター８とともに基板14に衝突する。このと
き、基板14の近傍には反応性ガスが存在するので、クラ
スター８と反応性ガスとの反応が基板14上で進行して、
化合物薄膜が基板14に蒸着される。
【００１２】ところが、上記のような従来のＲ−ＩＣＢ
装置では、真空槽１内の反応性ガスが活性度の低い分子
状態であるため、反応効率が低く、反応性ガスの大部分
は薄膜形成に供されずに排気されてしまう。このため、
反応性ガスを励起，解離及び一部イオン化して活性化す
ることにより、反応効率を高めようとする試みがなされ
ている。
装置では、真空槽１内の反応性ガスが活性度の低い分子
状態であるため、反応効率が低く、反応性ガスの大部分
は薄膜形成に供されずに排気されてしまう。このため、
反応性ガスを励起，解離及び一部イオン化して活性化す
ることにより、反応効率を高めようとする試みがなされ
ている。
【００１３】図４は例えば特開昭６３−１１６６２号公
報に示された従来のＲ−ＩＣＢ装置の他の例を示す構成
図であり、ＩＣＢ源にガスイオン源を併設したものであ
る。図において、25は導入管23の先端部に設けられたガ
ス噴射ノズル、26は反応性ガスの通路の周囲に設けられ
た電子ビーム放出手段であるガスイオン化用フィラメン
ト、27はガスイオン化用フィラメント26とガス噴射ノズ
ル25との間に設けられた引き出し電極である。
報に示された従来のＲ−ＩＣＢ装置の他の例を示す構成
図であり、ＩＣＢ源にガスイオン源を併設したものであ
る。図において、25は導入管23の先端部に設けられたガ
ス噴射ノズル、26は反応性ガスの通路の周囲に設けられ
た電子ビーム放出手段であるガスイオン化用フィラメン
ト、27はガスイオン化用フィラメント26とガス噴射ノズ
ル25との間に設けられた引き出し電極である。
【００１４】28はガスイオン化用フィラメント26の基板
14側に設けられ、ガスイオンを加速するガスイオン加速
電極、29はこれらを収容する内部槽、30はガスボンベ2
2，導入管23，流量調整バルブ24，ガス噴射ノズル25，
ガスイオン化用フィラメント26，引き出し電極27，ガス
イオン加速電極28及び内部槽29からなるガスイオン源で
ある。
14側に設けられ、ガスイオンを加速するガスイオン加速
電極、29はこれらを収容する内部槽、30はガスボンベ2
2，導入管23，流量調整バルブ24，ガス噴射ノズル25，
ガスイオン化用フィラメント26，引き出し電極27，ガス
イオン加速電極28及び内部槽29からなるガスイオン源で
ある。
【００１５】31はガスイオン化用フィラメント26を加熱
する第３の交流電源、32は引き出し電極27をガスイオン
化用フィラメント26に対して正にバイアスする第４の直
流電源、33は引き出し電極27をガスイオン加速電極28に
対して正にバイアスする第５の直流電源、34は第３の交
流電源31，第４の直流電源32及び第５の直流電源33から
なるガスイオン源用電源装置である。他の部分は図３と
同様である。また、電源装置15（図３）は図示を省略し
た。
する第３の交流電源、32は引き出し電極27をガスイオン
化用フィラメント26に対して正にバイアスする第４の直
流電源、33は引き出し電極27をガスイオン加速電極28に
対して正にバイアスする第５の直流電源、34は第３の交
流電源31，第４の直流電源32及び第５の直流電源33から
なるガスイオン源用電源装置である。他の部分は図３と
同様である。また、電源装置15（図３）は図示を省略し
た。
【００１６】次に、動作について説明する。真空排気系
２により高真空に保たれた真空槽１内に、ガスボンベ22
からの反応性ガスを導入する。そして、流量調整バルブ
23により、真空槽１内のガス圧を10-4〜10-3Ｔｏｒｒ程
度になるように調節する。このとき、内部槽29内のガス
圧はさらに高く保たれる。
２により高真空に保たれた真空槽１内に、ガスボンベ22
からの反応性ガスを導入する。そして、流量調整バルブ
23により、真空槽１内のガス圧を10-4〜10-3Ｔｏｒｒ程
度になるように調節する。このとき、内部槽29内のガス
圧はさらに高く保たれる。
【００１７】一方、ガスイオン化用フィラメント26から
引き出し電極27に向けて放出された熱電子により、反応
性ガスは励起，解離又は一部イオン化され、活性化され
た状態となる。また、図３のものと同様に、イオン化さ
れたクラスター８を、イオン化されていないクラスター
（若しくは蒸気）８とともに、基板14に衝突させる。
引き出し電極27に向けて放出された熱電子により、反応
性ガスは励起，解離又は一部イオン化され、活性化され
た状態となる。また、図３のものと同様に、イオン化さ
れたクラスター８を、イオン化されていないクラスター
（若しくは蒸気）８とともに、基板14に衝突させる。
【００１８】これにより、活性化された反応性ガスと蒸
着物質７のクラスター８とが衝突して反応が進行し、基
板14上に化合物薄膜が蒸着される。また、加速電極13及
びガスイオン加速電極28による加速電圧をそれぞれ独立
して調節することにより、基板14に入射する反応性ガス
とクラスター８の運動エネルギーを独立に制御すること
ができ、これにより化合物薄膜の物性値や結晶性（単結
晶，多結晶又はアモルファス等）を制御することができ
る。
着物質７のクラスター８とが衝突して反応が進行し、基
板14上に化合物薄膜が蒸着される。また、加速電極13及
びガスイオン加速電極28による加速電圧をそれぞれ独立
して調節することにより、基板14に入射する反応性ガス
とクラスター８の運動エネルギーを独立に制御すること
ができ、これにより化合物薄膜の物性値や結晶性（単結
晶，多結晶又はアモルファス等）を制御することができ
る。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】図４に示したような従
来のＲ−ＩＣＢ装置においては、図３に示したものに比
べてある程度反応性が高くなってはいるものの、反応率
の制御性が不十分であるという問題点があった。特に、
蒸着物質７としてシリコンを用いるとともに、反応性ガ
スとしてシランガスを用い、アモルファスシリコンの薄
膜を形成する場合には、シランガスの解離が不十分であ
り、エネルギー変換効率を高めた実用レベルの発電用太
陽電池を製造するためには、シリコンの未結合手に水素
が結合する割合を自由に制御できる装置の実現が望まれ
ている。
来のＲ−ＩＣＢ装置においては、図３に示したものに比
べてある程度反応性が高くなってはいるものの、反応率
の制御性が不十分であるという問題点があった。特に、
蒸着物質７としてシリコンを用いるとともに、反応性ガ
スとしてシランガスを用い、アモルファスシリコンの薄
膜を形成する場合には、シランガスの解離が不十分であ
り、エネルギー変換効率を高めた実用レベルの発電用太
陽電池を製造するためには、シリコンの未結合手に水素
が結合する割合を自由に制御できる装置の実現が望まれ
ている。
【００２０】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、反応性ガスの
反応性を十分に高くすることができ、これにより反応率
の制御性を向上させることができる化合物薄膜形成装置
及び化合物薄膜の形成方法を得ることを目的とする。
ることを課題としてなされたものであり、反応性ガスの
反応性を十分に高くすることができ、これにより反応率
の制御性を向上させることができる化合物薄膜形成装置
及び化合物薄膜の形成方法を得ることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る化
合物薄膜形成装置は、反応性ガスを噴射するガス噴射ノ
ズルと、このガス噴射ノズルを加熱するノズル加熱手段
とをガスイオン源に設けたものである。
合物薄膜形成装置は、反応性ガスを噴射するガス噴射ノ
ズルと、このガス噴射ノズルを加熱するノズル加熱手段
とをガスイオン源に設けたものである。
【００２２】請求項２の発明に係る化合物薄膜形成装置
は、反応性ガスを噴射するガス噴射ノズルと、熱電子を
放出する電子ビーム放出手段と、ガス噴射ノズルを電子
ビーム放出手段に対して正にバイアスするノズルバイア
ス用電源とを、ガスイオン源に設けたものである。
は、反応性ガスを噴射するガス噴射ノズルと、熱電子を
放出する電子ビーム放出手段と、ガス噴射ノズルを電子
ビーム放出手段に対して正にバイアスするノズルバイア
ス用電源とを、ガスイオン源に設けたものである。
【００２３】請求項３の発明に係る化合物薄膜の形成方
法は、反応性ガスを噴射する際に、ガス噴射ノズルを加
熱するものである。
法は、反応性ガスを噴射する際に、ガス噴射ノズルを加
熱するものである。
【００２４】請求項４の発明に係る化合物薄膜の形成方
法は、反応性ガスを噴射する際に、反応性ガスのイオン
化用の熱電子を放出する電子ビーム放出手段に対して、
ガス噴射ノズルを正にバイアスし、熱電子をガス噴射ノ
ズルに直接照射するようにしたものである。
法は、反応性ガスを噴射する際に、反応性ガスのイオン
化用の熱電子を放出する電子ビーム放出手段に対して、
ガス噴射ノズルを正にバイアスし、熱電子をガス噴射ノ
ズルに直接照射するようにしたものである。
【００２５】
【作用】請求項１及び請求項３の発明においては、ガス
噴射ノズルを加熱して、ガス噴射ノズル内で反応性ガス
を熱解離させることにより、反応性ガスの反応性を高め
ることを可能にする。
噴射ノズルを加熱して、ガス噴射ノズル内で反応性ガス
を熱解離させることにより、反応性ガスの反応性を高め
ることを可能にする。
【００２６】請求項２及び請求項４の発明においては、
ガス噴射ノズルに熱電子を直接照射して、ガス噴射ノズ
ル内で反応性ガスを熱解離させるとともに、反応性ガス
をその濃度の高いガス噴射ノズルの出口付近でイオン化
することにより、反応性ガスの反応性を高めることを可
能にする。
ガス噴射ノズルに熱電子を直接照射して、ガス噴射ノズ
ル内で反応性ガスを熱解離させるとともに、反応性ガス
をその濃度の高いガス噴射ノズルの出口付近でイオン化
することにより、反応性ガスの反応性を高めることを可
能にする。
【００２７】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例１．図１は請求項１ないし請求項４の発明の一実
施例によるＲ−ＩＣＢ装置を示す構成図であり、図４と
同一又は相当部分には同一符号を付し、その説明を省略
する。
る。 実施例１．図１は請求項１ないし請求項４の発明の一実
施例によるＲ−ＩＣＢ装置を示す構成図であり、図４と
同一又は相当部分には同一符号を付し、その説明を省略
する。
【００２８】図において、41は導入管23に接続されて真
空槽１内に設けられた金属製のガス噴射ノズル、42はガ
ス噴射ノズル41を真空槽１に対して絶縁するためのセラ
ミック製の絶縁材、43はガス噴射ノズル41の周囲に設け
られ、輻射熱でガス噴射ノズル41を加熱するノズル加熱
手段としてのノズル加熱用フィラメント、44はガス噴射
ノズル41，ノズル加熱用フィラメント43及びガスイオン
化用フィラメント26をシールドする内部槽、45はガスイ
オン化用フィラメント26，ガスイオン加速電極28，ガス
噴射ノズル41，ノズル加熱用フィラメント43及び内部槽
44からなるガスイオン源である。
空槽１内に設けられた金属製のガス噴射ノズル、42はガ
ス噴射ノズル41を真空槽１に対して絶縁するためのセラ
ミック製の絶縁材、43はガス噴射ノズル41の周囲に設け
られ、輻射熱でガス噴射ノズル41を加熱するノズル加熱
手段としてのノズル加熱用フィラメント、44はガス噴射
ノズル41，ノズル加熱用フィラメント43及びガスイオン
化用フィラメント26をシールドする内部槽、45はガスイ
オン化用フィラメント26，ガスイオン加速電極28，ガス
噴射ノズル41，ノズル加熱用フィラメント43及び内部槽
44からなるガスイオン源である。
【００２９】46はノズル加熱用フィラメント43を加熱す
る第４の交流電源、47はガスイオン化用フィラメント26
に対してガス噴射ノズル41を正にバイアスするノズルバ
イアス用電源としての第６の直流電源、48はノズル加熱
用フィラメント43に対してガス噴射ノズル41を正にバイ
アスする第７の直流電源、49はガスイオン加速電極28に
対してガス噴射ノズル41を正にバイアスする第８の直流
電源、50は第３及び第４の交流電源31，46と第６ないし
第８の直流電源47，48，49とからなるガスイオン源用電
源装置である。
る第４の交流電源、47はガスイオン化用フィラメント26
に対してガス噴射ノズル41を正にバイアスするノズルバ
イアス用電源としての第６の直流電源、48はノズル加熱
用フィラメント43に対してガス噴射ノズル41を正にバイ
アスする第７の直流電源、49はガスイオン加速電極28に
対してガス噴射ノズル41を正にバイアスする第８の直流
電源、50は第３及び第４の交流電源31，46と第６ないし
第８の直流電源47，48，49とからなるガスイオン源用電
源装置である。
【００３０】また、イオンクラスタービーム源、即ちＩ
ＣＢ源51は、図３と同様のものであり、蒸気発生源３，
イオン化手段９及び加速電極13を有している。なお、Ｉ
ＣＢ源51の電源装置15（図３）は図示を省略した。
ＣＢ源51は、図３と同様のものであり、蒸気発生源３，
イオン化手段９及び加速電極13を有している。なお、Ｉ
ＣＢ源51の電源装置15（図３）は図示を省略した。
【００３１】次に、動作について説明する。まず、従来
例と同様に、真空排気された真空槽１内に、真空槽１内
のガス圧が10-5〜10-3Ｔｏｒｒ程度になるように反応性
ガスを導入する。このとき、この実施例の装置では、ノ
ズル加熱用フィラメント43からの輻射熱によりガス噴射
ノズル41が加熱される。また、ガスイオン化用フィラメ
ント26に対してガス噴射ノズル41が正にバイアスされて
いるので、ガスイオン化用フィラメント26から放出され
た熱電子はガス噴射ノズル41に照射され、これによりガ
ス噴射ノズル41がさらに高温に加熱される。
例と同様に、真空排気された真空槽１内に、真空槽１内
のガス圧が10-5〜10-3Ｔｏｒｒ程度になるように反応性
ガスを導入する。このとき、この実施例の装置では、ノ
ズル加熱用フィラメント43からの輻射熱によりガス噴射
ノズル41が加熱される。また、ガスイオン化用フィラメ
ント26に対してガス噴射ノズル41が正にバイアスされて
いるので、ガスイオン化用フィラメント26から放出され
た熱電子はガス噴射ノズル41に照射され、これによりガ
ス噴射ノズル41がさらに高温に加熱される。
【００３２】ガス噴射ノズル41が高温に加熱されること
により、反応性ガスは一部熱解離されて噴射される。ま
た、ガス噴射ノズル41から噴射された反応性ガスは、ガ
スイオン化用フィラメント26からガス噴射ノズル41に向
けて照射された熱電子により、さらに励起，解離又は一
部イオン化され、非常に活性化された状態となる。
により、反応性ガスは一部熱解離されて噴射される。ま
た、ガス噴射ノズル41から噴射された反応性ガスは、ガ
スイオン化用フィラメント26からガス噴射ノズル41に向
けて照射された熱電子により、さらに励起，解離又は一
部イオン化され、非常に活性化された状態となる。
【００３３】次いで、従来例と同様に、蒸気発生源３か
ら蒸着物質７のクラスター８を噴射させる。これらのク
ラスター８は、イオン化手段９により一部イオン化さ
れ、加速電極13により加速されて、基板14に衝突する。
このとき、基板14の近傍には反応性ガスが存在するの
で、クラスター８と反応性ガスとの反応が基板14上で進
行して、化合物薄膜が基板14に蒸着される。
ら蒸着物質７のクラスター８を噴射させる。これらのク
ラスター８は、イオン化手段９により一部イオン化さ
れ、加速電極13により加速されて、基板14に衝突する。
このとき、基板14の近傍には反応性ガスが存在するの
で、クラスター８と反応性ガスとの反応が基板14上で進
行して、化合物薄膜が基板14に蒸着される。
【００３４】このようなＲ−ＩＣＢ装置では、ガス噴射
ノズル41を高温に加熱して、反応性ガスを熱解離させて
いるとともに、ガス濃度の高いガス噴射ノズル41の出口
付近で反応性ガスをイオン化しているので、反応性ガス
の反応性を効率良く高めることができ、この結果反応率
の制御性が高くなる。
ノズル41を高温に加熱して、反応性ガスを熱解離させて
いるとともに、ガス濃度の高いガス噴射ノズル41の出口
付近で反応性ガスをイオン化しているので、反応性ガス
の反応性を効率良く高めることができ、この結果反応率
の制御性が高くなる。
【００３５】特に、シラン（ＳｉＨ4）若しくはジシラ
ン（Ｓｉ2Ｈ6）ガス、又はシラン若しくはジシランと水
素（Ｈ2）との混合ガスを、ガスイオン源45により励
起，解離若しくは一部イオン化する一方、ＩＣＢ源51に
よりシリコン（Ｓｉ）を蒸着して形成するアモルファス
シリコン薄膜では、シラン若しくはジシランガスの解離
が高効率で行われる。このため、シリコンの未結合手に
水素が結合する割合を制御する自由度が上がり、この結
果エネルギー変換効率を高めた実用レベルの発電用太陽
電池を安価に製造することが可能となる。
ン（Ｓｉ2Ｈ6）ガス、又はシラン若しくはジシランと水
素（Ｈ2）との混合ガスを、ガスイオン源45により励
起，解離若しくは一部イオン化する一方、ＩＣＢ源51に
よりシリコン（Ｓｉ）を蒸着して形成するアモルファス
シリコン薄膜では、シラン若しくはジシランガスの解離
が高効率で行われる。このため、シリコンの未結合手に
水素が結合する割合を制御する自由度が上がり、この結
果エネルギー変換効率を高めた実用レベルの発電用太陽
電池を安価に製造することが可能となる。
【００３６】実施例２．図２は請求項１ないし請求項４
の発明の他の実施例によるＲ−ＩＣＢ装置を示す構成図
である。図において、52は内部槽44の外周に設けられた
磁界印加手段、53は内部槽44の上部に設けられた多孔電
極である。
の発明の他の実施例によるＲ−ＩＣＢ装置を示す構成図
である。図において、52は内部槽44の外周に設けられた
磁界印加手段、53は内部槽44の上部に設けられた多孔電
極である。
【００３７】このようなＲ−ＩＣＢ装置では、内部槽44
に多孔電極53を設けたので、内部槽44内のガス圧がさら
に高く保たれる。また、ガスイオン化用フィラメント26
からガス噴射ノズル41に向けて電子ビームを照射する
際、磁界印加手段52により電子ビームを螺旋運動させ
る。これにより、反応性ガスの活性化をさらに高めるこ
とができる。
に多孔電極53を設けたので、内部槽44内のガス圧がさら
に高く保たれる。また、ガスイオン化用フィラメント26
からガス噴射ノズル41に向けて電子ビームを照射する
際、磁界印加手段52により電子ビームを螺旋運動させ
る。これにより、反応性ガスの活性化をさらに高めるこ
とができる。
【００３８】なお、蒸着物質７及び反応性ガスは、上記
各実施例に限定されるものではない。また、上記各実施
例ではノズル加熱手段としてノズル加熱用フィラメント
43を示したが、ガス噴射ノズル41を加熱できれば他のも
のでもよい。
各実施例に限定されるものではない。また、上記各実施
例ではノズル加熱手段としてノズル加熱用フィラメント
43を示したが、ガス噴射ノズル41を加熱できれば他のも
のでもよい。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び請求
項３の発明によれば、ガス噴射ノズルを加熱して、ガス
噴射ノズル内で反応性ガスを熱解離させることにより、
反応性ガスの反応性を高めることを可能としたので、反
応率の制御性を高めることができ、高品質な化合物薄膜
を効率良く形成できるという効果が得られる。
項３の発明によれば、ガス噴射ノズルを加熱して、ガス
噴射ノズル内で反応性ガスを熱解離させることにより、
反応性ガスの反応性を高めることを可能としたので、反
応率の制御性を高めることができ、高品質な化合物薄膜
を効率良く形成できるという効果が得られる。
【００４０】また、請求項２及び請求項４の発明によれ
ば、ガス噴射ノズルに熱電子を直接照射して、ガス噴射
ノズル内で反応性ガスを熱解離させるとともに、反応性
ガスをその濃度の高いガス噴射ノズルの出口付近でイオ
ン化することにより、反応性ガスの反応性を高めること
を可能としたので、反応率の制御性を高めることがで
き、高品質な化合物薄膜を効率良く形成できるという効
果が得られる。
ば、ガス噴射ノズルに熱電子を直接照射して、ガス噴射
ノズル内で反応性ガスを熱解離させるとともに、反応性
ガスをその濃度の高いガス噴射ノズルの出口付近でイオ
ン化することにより、反応性ガスの反応性を高めること
を可能としたので、反応率の制御性を高めることがで
き、高品質な化合物薄膜を効率良く形成できるという効
果が得られる。
【図１】請求項１ないし請求項４の発明の一実施例によ
るＲ−ＩＣＢ装置を示す構成図である。
るＲ−ＩＣＢ装置を示す構成図である。
【図２】請求項１ないし請求項４の発明の他の実施例に
よるＲ−ＩＣＢ装置を示す構成図である。
よるＲ−ＩＣＢ装置を示す構成図である。
【図３】従来のＲ−ＩＣＢ装置の一例を示す構成図であ
る。
る。
【図４】従来のＲ−ＩＣＢ装置の他の例を示す構成図で
ある。
ある。
１ 真空槽 １４ 基板 ２６ ガスイオン化用フィラメント（電子ビーム放出手
段） ４１ ガス噴射ノズル ４３ ノズル加熱フィラメント（ノズル加熱手段） ４５ ガスイオン源 ４７ 第６の直流電源（ノズルバイアス用電源） ５１ ＩＣＢ源
段） ４１ ガス噴射ノズル ４３ ノズル加熱フィラメント（ノズル加熱手段） ４５ ガスイオン源 ４７ 第６の直流電源（ノズルバイアス用電源） ５１ ＩＣＢ源
Claims (4)
- 【請求項１】 真空槽内に設けられた基板に対して、ク
ラスターイオンビーム源によりクラスターイオンビーム
を照射するとともに、ガスイオン源により反応性ガスの
ガスイオンを照射して、前記基板上に化合物薄膜を形成
する化合物薄膜形成装置において、前記ガスイオン源
は、前記真空槽内に設けられ前記反応性ガスを噴射する
ガス噴射ノズルと、このガス噴射ノズルを加熱するノズ
ル加熱手段とを備えていることを特徴とする化合物薄膜
形成装置。 - 【請求項２】 真空槽内に設けられた基板に対して、ク
ラスターイオンビーム源によりクラスターイオンビーム
を照射するとともに、ガスイオン源により反応性ガスの
ガスイオンを照射して、前記基板上に化合物薄膜を形成
する化合物薄膜形成装置において、前記ガスイオン源
は、前記真空槽内に設けられ前記反応性ガスを噴射する
ガス噴射ノズルと、このガス噴射ノズルの前記基板側に
設けられ熱電子を放出する電子ビーム放出手段と、前記
ガス噴射ノズルを前記電子ビーム放出手段に対して正に
バイアスして前記熱電子を前記ガス噴射ノズルに直接照
射させるノズルバイアス用電源とを備えていることを特
徴とする化合物薄膜形成装置。 - 【請求項３】 真空槽内に設けられた基板に対して、ク
ラスターイオンビーム及び反応性ガスのガスイオンを照
射して、前記基板上に化合物薄膜を形成する化合物薄膜
の形成方法において、前記反応性ガスを噴射する際にガ
ス噴射ノズルを加熱することを特徴とする化合物薄膜の
形成方法。 - 【請求項４】 真空槽内に設けられた基板に対して、ク
ラスターイオンビーム及び反応性ガスのガスイオンを照
射して、前記基板上に化合物薄膜を形成する化合物薄膜
の形成方法において、前記反応性ガスを噴射する際に、
前記反応性ガスのイオン化用の熱電子を放出する電子ビ
ーム放出手段に対して、ガス噴射ノズルを正にバイアス
し、前記熱電子を前記ガス噴射ノズルに直接照射するこ
とを特徴とする化合物薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34111191A JPH05171425A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 化合物薄膜形成装置及び化合物薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34111191A JPH05171425A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 化合物薄膜形成装置及び化合物薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05171425A true JPH05171425A (ja) | 1993-07-09 |
Family
ID=18343359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34111191A Pending JPH05171425A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 化合物薄膜形成装置及び化合物薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05171425A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6311662A (ja) * | 1986-07-02 | 1988-01-19 | Mitsubishi Electric Corp | 化合物薄膜形成装置 |
| JPS6386862A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-18 | Mitsubishi Electric Corp | 化合物薄膜作成装置 |
-
1991
- 1991-12-24 JP JP34111191A patent/JPH05171425A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6311662A (ja) * | 1986-07-02 | 1988-01-19 | Mitsubishi Electric Corp | 化合物薄膜形成装置 |
| JPS6386862A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-18 | Mitsubishi Electric Corp | 化合物薄膜作成装置 |
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