JPH0633450B2 - イオンビームデポジション方法 - Google Patents
イオンビームデポジション方法Info
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- JPH0633450B2 JPH0633450B2 JP28252387A JP28252387A JPH0633450B2 JP H0633450 B2 JPH0633450 B2 JP H0633450B2 JP 28252387 A JP28252387 A JP 28252387A JP 28252387 A JP28252387 A JP 28252387A JP H0633450 B2 JPH0633450 B2 JP H0633450B2
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- Japan
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- ion beam
- reactive gas
- sample
- irradiation
- deposition method
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、反応性ガス雰囲気中に設置された試料表面に
微小集束されたイオンビームを照射し、反応性ガスの反
応生成物を形成するイオンビームデポジション方法に関
する。
微小集束されたイオンビームを照射し、反応性ガスの反
応生成物を形成するイオンビームデポジション方法に関
する。
（従来の技術） 第１図は、イオンビームデポジション装置の模式図であ
る。
る。
真空容器１内に取り付けられた試料ステージ２上には試
料３が設置され、ガス導入機４により反応性ガス５が試
料３の表面に供給されると共に、イオンビーム照射装置
６により微小集束されたイオンビーム７が照射される。
ここで真空容器１は真空排気ポンプ１１により排気され
ており、反応性ガス５はガスボンベ５１より供給されて
いる。
料３が設置され、ガス導入機４により反応性ガス５が試
料３の表面に供給されると共に、イオンビーム照射装置
６により微小集束されたイオンビーム７が照射される。
ここで真空容器１は真空排気ポンプ１１により排気され
ており、反応性ガス５はガスボンベ５１より供給されて
いる。
動作原理は次の如くである。例えば、試料３をＳｉ基
板、反応性ガス５をＳｉＨ4、イオンビーム７をＳｉ
とすると、試料３であるＳｉ基板表面に供給されたＳｉ
Ｈ4は、Ｓｉ++イオンビーム７の照射により当該イオン
ビームのエネルギーを吸収しＳｉとＨに分解する。
板、反応性ガス５をＳｉＨ4、イオンビーム７をＳｉ
とすると、試料３であるＳｉ基板表面に供給されたＳｉ
Ｈ4は、Ｓｉ++イオンビーム７の照射により当該イオン
ビームのエネルギーを吸収しＳｉとＨに分解する。
また、Ｓｉ基板は、Ｓｉ イオンビーム７の照射によ
り、当該イオンビームのエネルギーを吸収して励起状態
となる。そこへ、ＳｉＨ４の分解で生成されたＳｉが吸
着し、Ｓｉ基板上にＳｉ３１を堆積させることが出来
る。
り、当該イオンビームのエネルギーを吸収して励起状態
となる。そこへ、ＳｉＨ４の分解で生成されたＳｉが吸
着し、Ｓｉ基板上にＳｉ３１を堆積させることが出来
る。
以上の如く、イオンビーム７を照射した試料３の表面上
の特定の位置に対して、反応性ガス５の反応生成物を堆
積させることが出来るので、当該イオンビーム７を描画
パターンに従って走査すれば、試料表面上に反応性ガス
５の反応生成物を描画形成出来るという特徴を有する。
の特定の位置に対して、反応性ガス５の反応生成物を堆
積させることが出来るので、当該イオンビーム７を描画
パターンに従って走査すれば、試料表面上に反応性ガス
５の反応生成物を描画形成出来るという特徴を有する。
ところで、微小集束されたイオンビームは一般的に電流
密度が大きく（例えば、液体金属Ｇａイオン源を用いて
加速電圧を５０ｋＶoltとするとき、イオンビーム径φ
０．１μｍにて１Ａｍｐ／ｃｍ２の電流密度が得られ
る）、被照射物に対してエネルギーを与え励起状態にす
るとともに、これを物理的にスパッタリングすることが
判明している。即ち、イオンビームデポジション方法に
おいては、イオンビームの照射により、デポジションを
行なうと共に、スパッタリングによるエッチング（食
刻）が同時進行しており、実行的なデポジションレート
がかなり低いという欠点がある。
密度が大きく（例えば、液体金属Ｇａイオン源を用いて
加速電圧を５０ｋＶoltとするとき、イオンビーム径φ
０．１μｍにて１Ａｍｐ／ｃｍ２の電流密度が得られ
る）、被照射物に対してエネルギーを与え励起状態にす
るとともに、これを物理的にスパッタリングすることが
判明している。即ち、イオンビームデポジション方法に
おいては、イオンビームの照射により、デポジションを
行なうと共に、スパッタリングによるエッチング（食
刻）が同時進行しており、実行的なデポジションレート
がかなり低いという欠点がある。
電子デバイスの配線膜、絶縁膜等はある程度の膜厚を要
するので、イオンビームデポジション方法をこれらの膜
形成に応用する場合、デポジションレートが低いが故に
生産性が低いという問題が生じる。
するので、イオンビームデポジション方法をこれらの膜
形成に応用する場合、デポジションレートが低いが故に
生産性が低いという問題が生じる。
（発明の目的） 本発明は、イオンビームデポジション方法において、そ
のデポジションレートを向上させることを目的とする。
のデポジションレートを向上させることを目的とする。
（問題点を解決する為の手段） 本発明は、試料表面に反応性ガス雰囲気が形成され、当
該試料表面上に微小集束されたイオンビームが該反応性
ガス雰囲気を通して照射されて、前記試料表面上の当該
イオンビーム照射位置に前記反応性ガスの反応生成物が
堆積されるイオンビームデポジション方法において、当
該イオンビームをパルス状に照射するイオンビームデポ
ジション方法である。
該試料表面上に微小集束されたイオンビームが該反応性
ガス雰囲気を通して照射されて、前記試料表面上の当該
イオンビーム照射位置に前記反応性ガスの反応生成物が
堆積されるイオンビームデポジション方法において、当
該イオンビームをパルス状に照射するイオンビームデポ
ジション方法である。
（実施例） 第１図の装置で、前述の、試料３の表面を励起状態と
し、反応性ガス５の反応生成物を、試料３の表面の励起
状態の部分へ吸着し堆積させる過程をモデル化して、成
膜のレート方程式を立てると次式のようになる。
し、反応性ガス５の反応生成物を、試料３の表面の励起
状態の部分へ吸着し堆積させる過程をモデル化して、成
膜のレート方程式を立てると次式のようになる。
ｄｒ／ｄｔ ＝（１−ｒ）Ｔex・Ｄｐ・Ｔｓ−ｒ・Ｔdc−ｒ・Ｓｐ ここで、 ｒは単位面積当りの成膜量、 Ｔexは試料表面励起状態の時定数、 Ｔｓは反応性ガス生成物（分解生成物等）の供給時定
数、 Ｄｐは当該反応性ガス生成物の試料表面への吸着確率、 Ｔdcは、成膜した反応性生成物の分解・脱離時定数、 Ｓｐは、成膜した反応生成物のスパッタ率等、 である。
数、 Ｄｐは当該反応性ガス生成物の試料表面への吸着確率、 Ｔdcは、成膜した反応性生成物の分解・脱離時定数、 Ｓｐは、成膜した反応生成物のスパッタ率等、 である。
また、時定数Ｔex、Ｔｓは、 Ｔex＝Ｔ゜ex・exp（−Ｅ゜sam／ＫＴ） Ｔｓ＝Ｔ゜s ・exp（−Ｅ゜gass／ＫＴ） で与えられ、イオンビーム照射による温度上昇効果を取
り入れた活性化型と考える。
り入れた活性化型と考える。
Ｔ゜ex、Ｔ゜s は定数、 Ｅ゜sam は試料表面の活性化エネルギー、 Ｅ゜gassは反応性ガスの活性化エネルギー Ｋはボルツマン定数、Ｔは温度、 である。
ここでもし、イオンビームを本発明のようにパルス状に
すると、イオンビームは照射、遮断を繰り返すことにな
り、イオンビーム照射時、遮断時における成膜レートの
律速は次の如く考えられる。
すると、イオンビームは照射、遮断を繰り返すことにな
り、イオンビーム照射時、遮断時における成膜レートの
律速は次の如く考えられる。
先ず、イオンビーム照射時には、反応性ガスがイオンビ
ームのエネルギーを吸収し、分離され、試料表面の近傍
は当該反応性ガス生成物で満たされ、成膜に対する反応
性ガス生成物の供給は十分に行なわれるものと考えられ
る。またインオンビームの照射により、試料表面はイオ
ンビームのエネルギーを吸収し、温度が上昇すると共に
励起状態となり、前述の反応性ガス生成物と表面化学反
応を起こし、成膜が行なわれる。また、イオンビームの
照射によるスパッタリングが同時に進行しており、イオ
ンビーム照射時における成膜レートの律速は、表面化学
反応とスパッタリングであると考えられる。
ームのエネルギーを吸収し、分離され、試料表面の近傍
は当該反応性ガス生成物で満たされ、成膜に対する反応
性ガス生成物の供給は十分に行なわれるものと考えられ
る。またインオンビームの照射により、試料表面はイオ
ンビームのエネルギーを吸収し、温度が上昇すると共に
励起状態となり、前述の反応性ガス生成物と表面化学反
応を起こし、成膜が行なわれる。また、イオンビームの
照射によるスパッタリングが同時に進行しており、イオ
ンビーム照射時における成膜レートの律速は、表面化学
反応とスパッタリングであると考えられる。
次に、イオンビーム遮断時は、イオンビームからのエネ
ルギー供給が停止し、その結果、反応性ガス生成物の供
給、試料表面の温度、ならびに励起状態は減少あるいは
下降に向かう。また、スパッタリングの効果が無くな
り、律速は、供給律速と表面化学反応律速であると考え
られる。
ルギー供給が停止し、その結果、反応性ガス生成物の供
給、試料表面の温度、ならびに励起状態は減少あるいは
下降に向かう。また、スパッタリングの効果が無くな
り、律速は、供給律速と表面化学反応律速であると考え
られる。
成膜箇所１ポイント当り（イオンビームを走査せず固定
した状態）のイオンビーム照射時間は、成膜条件即ち所
望の膜厚、膜質の他、イオンビームのエネルギー、イオ
ン電流、反応性ガス圧力、試料の活性化エネルギー等、
数多くのパラメータによって左右され、実験においても
１０-4〜１０-2秒と幅広い結果が得られる。
した状態）のイオンビーム照射時間は、成膜条件即ち所
望の膜厚、膜質の他、イオンビームのエネルギー、イオ
ン電流、反応性ガス圧力、試料の活性化エネルギー等、
数多くのパラメータによって左右され、実験においても
１０-4〜１０-2秒と幅広い結果が得られる。
照射時間と遮断時間の周期は、成膜箇所１ポイント当り
の領域がイオンビーム径と同一程度であるマイクロメー
ターオーダーであり、遮断時間の成膜レートが供給律
速、表面化学反応律速に依存していることを考慮すれ
ば、遮断時間は照射時間と同一オーダーから１桁増の範
囲で１０-4〜１０-1秒程度となる。即ち、照射１０-4〜
１０-2秒、遮断１０-4〜１０-1秒の範囲で繰り返しイオ
ンビームをパルス状に照射することが成膜レートの向上
に有効であることを見い出している。
の領域がイオンビーム径と同一程度であるマイクロメー
ターオーダーであり、遮断時間の成膜レートが供給律
速、表面化学反応律速に依存していることを考慮すれ
ば、遮断時間は照射時間と同一オーダーから１桁増の範
囲で１０-4〜１０-1秒程度となる。即ち、照射１０-4〜
１０-2秒、遮断１０-4〜１０-1秒の範囲で繰り返しイオ
ンビームをパルス状に照射することが成膜レートの向上
に有効であることを見い出している。
従って、パルス状のイオンビーム照射方法をイオンビー
ムデポジション方法に用いれば、イオンビーム遮断時に
おいても、反応生成物の堆積は行なわれると共に、スパ
ッタリングの効果が無くなるのでデポジションレートの
向上が期待出来ることになる。
ムデポジション方法に用いれば、イオンビーム遮断時に
おいても、反応生成物の堆積は行なわれると共に、スパ
ッタリングの効果が無くなるのでデポジションレートの
向上が期待出来ることになる。
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではな
い。反応性ガス雰囲気を通して、イオンビームがパルス
状に照射されるのであれば、全て、本発明に該当する。
例えば、反応性ガスの他に別の活性種が供給されたり、
イオンビームの他に、電子ビームやレーザービーム等の
荷電ビームや光が当該パルス状のイオンビームと共に照
射されている場合においても本発明は十分にその力量を
発揮する。
い。反応性ガス雰囲気を通して、イオンビームがパルス
状に照射されるのであれば、全て、本発明に該当する。
例えば、反応性ガスの他に別の活性種が供給されたり、
イオンビームの他に、電子ビームやレーザービーム等の
荷電ビームや光が当該パルス状のイオンビームと共に照
射されている場合においても本発明は十分にその力量を
発揮する。
また反応性ガスはＳｉＨ4の他、ＷＦ6あるいはＡｌ（Ｃ
Ｈ3）３などの有機金属ガスなども挙げられる。
Ｈ3）３などの有機金属ガスなども挙げられる。
（発明の効果） 本発明によれば、デポジションレートの高い状態で膜形
成を行なうことができる。
成を行なうことができる。
第１図は、イオンビームデポジション装置の模式図。 １……真空容器、２……試料ステージ、 ３……試料、４……ガス導入機、５……反応性ガス、 ６……イオンビーム照射装置、７……イオンビーム、 ８……パルス状イオンビーム、 １１……真空排気ポンプ、 ３１……堆積（デポジション）膜、 ５１……反応性ガスボンベ。
Claims (1)
- 【請求項１】試料表面に反応性ガス雰囲気が形成され、
当該試料表面上に微小集束されたイオンビームが該反応
性ガス雰囲気を通して照射されて、前記試料表面上の当
該イオンビーム照射位置に前記反応性ガスの反応生成物
が堆積（デポジション）されるイオンビームデポジショ
ン方法において、当該イオンビームをパルス状に照射す
ることを特徴とするイオンビームデポジション方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28252387A JPH0633450B2 (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | イオンビームデポジション方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28252387A JPH0633450B2 (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | イオンビームデポジション方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01127671A JPH01127671A (ja) | 1989-05-19 |
| JPH0633450B2 true JPH0633450B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=17653561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28252387A Expired - Lifetime JPH0633450B2 (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | イオンビームデポジション方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633450B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2755345A1 (en) | 2009-03-26 | 2010-09-30 | Nestec S.A. | A fitment indexer for a pouch filler |
-
1987
- 1987-11-09 JP JP28252387A patent/JPH0633450B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01127671A (ja) | 1989-05-19 |
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Legal Events
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