JPS6289861A - 薄膜衝撃蒸着方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、レーザビームを積極的に利用し、特に比較的
少ない活性粒子による薄膜の衝撃でその薄膜の特性を向
上するイオンブレーティング法及びその装置の改良に関
する。 （従来の技術） 現在、基板上に＃膜を形成する技術として、イオンブレ
ーティング法が注目されている。イオンブレーティング
法とは、真空＃后装置内に低圧カスを導入し、電界を印
加してプラズマを起こし、蒸発源から蒸発された粒子を
イオン化する礒楡を持つ、プラズマを利用した蒸沿法で
あって、辿′帛、蒸発ルツボと基材との間に電極が設け
られており、イオン化されだ蒸看′＃質を基材表面に射
突させる原子論的薄膜形成装置からなっている。この方
法によれば、蒸発粒子中にかなυのイオンが含まれてい
るため、物理的に加速、集束が可能で基板に対する密着
性（付着強度〕が向上し、また酸素。 窒素、メタンなどのガスプラズマを利用すれば、これら
の化合物膜を基板上に付着できるなど、従来の真空蒸着
法に比べて幅広い利用法があるなどの長所を有している
。 第２区は、従来のイオンブレーティング装置の一例を示
ｆ構成図である。図において、蒸着物質ｌはルツボ２に
収容され、抵抗加熱又は電子ビーム加熱によシ蒸発させ
られる蒸着物質を自在に選択できること、放電を容易に
するための電子を供給すること及び蒸発速度の調節が容
易であること等の理由で、加熱手段として電子ビームが
使用されることが多い。図示された例でも、フィラメン
ト３による電子ビーム加熱方式を用いている。電極４は
、蒸着物質１の蒸気又はガスのイオン化を目的としてお
シ、直流電界或いは高周波電界によりグロー放電を起こ
し、蒸発原子や導入ガスのイオン化を行なっている。基
板５はチャンバ６から絶縁して支持されておシ、バイア
スを印加することが可能な構造となっている。なお、図
中、７は篩周波電源、８はマツチングボックス、９はシ
ャッタ、ｌＯは直に電源をそれぞれ示している。 この棟の装置では、金属や金属の各拙化合′＋／Ａ薄膜
を棟々の基板に密層性良く形成することが可能である。 （発明が解決しようとする問題点） 上記した従来のイオンブレーティング法においては、プ
ラズマ放′框を作るのに＠に電界又は高周波電界が用い
られるが、高周波放電の場合は、商周波亀力を装置内に
有効に供給するため、マツチレグ操作が必要であシ、ま
たマツチングは、カス圧の差による放電抵抗の変動幅と
コイルの形状及び装置内の幾行字的配置により決矩され
るので、真空槽内のカス圧力によシマッチングがずれ、
放電のきっかけを作る、つまりトリガーしなければ放電
が制御できない圧力もある。又、直流クロー放電の場合
も、尚周波放電の場合と同じ難点を持ち、真空槽内での
異状放電が真空槽外へ電波として放たれてそれが計器等
を誤動作させるノイズ源となる場合がめったし、又異状
放電により基板以外のホルダー等から何らかの物質が周
わシ込み、基板に付着するという問題点があった。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するために
、真空に維持されたチャンバ内に基材を設け、薄膜を形
成する蒸着可能な蒸気を、蒸発源から真空内を経て前記
基材上に薄膜を生じるように接触させ、前記薄膜に、十
分な数及びエネルギーのレーザビーム源等の他の源から
の活性ある原子粒子を含む加速された粒子で衝撃を与え
ること（蒸気方法）を特徴とし、該方法を実施するため
の装置として、真空に維持されたチャンバ内に基材と該
基材上に薄膜を形成する蒸着可能な蒸気詠とを設け、上
記基材にレーザビームを照射するレーザビーム源を、通
常上記チャンバの側面に設けたことを特徴としている。 なお、実施に当っては上記レーザビームは走査用ミラー
を介して基材に照射される。 （作　用） 上記のように構成された装置において、チャンバ内に基
材（基板）を取付け、蒸発源（蒸発物（

【ジ）を装入後
、基材に含まれるカスを放逐するために所定温度まで加
熱しつつチャンバ内を排気し、所定の真空度まで排気し
た鎌、０２カス等を導入してチャンバ内をＲ【定圧力に
保つ。 次に、レーザ光をチャンバ内に導入し、基材に衝撃させ
ると同時に１ルツボ内の蒸発源を加熱して蒸発させ、蒸
着を開始する。所定の肉厚の＃膜を形成した後、蒸発源
からの蒸発物質をシャッタ等によって遮断し、任意の時
間レーザビームを照射した後、これを遮断すると共に、
０２ガス等の導入を中止し、チャンバ内を適当な時間真
空に引いた恢、空気又はガスを導入してチャンバ内を大
気圧としてチャンバから基材を取り出す。 上記のように、基材にレーザビームを照射している間、
基紀表面は浄化され、蒸発粒子は刺戟されてイオン化さ
れる。 （実施例） 次に、本発明の方法を実施する装置を図面と共に説明す
る。 第１図は、本発明の一実施例を示す薄膜衝撃蒸着装置の
概略構成図である。なお、第２図と同一ないし同類部分
には同一符号を付して、その詳し−い説明は省略する。 図において、チャンバ６内にレーザイオンブレーティン
グ技術に必要な機材が総べて納められている。即ち、基
板５は、基板ホルダ１７の下面に、該ホルダ１７に収納
できる大きさのＳｉウェハ、ガラス等からなる基板とし
て固定用ビン１８で固定されている。ノ・ロゲンランプ
１９、シーズヒータ２０で基板５を加熱し、熱電対２１
でチャンバ６内の温度を検出する方法を採っている。 蒸発物質１は、水冷パイプ２２により冷却されたルツボ
２内に入れられ、フィラメント３による電子ビームを照
射して該物質を蒸発せしめる加熱方法をとっている。 光源であるＡｒ−Ｃｗレーザ発生装置（レーザ光源）１
６は、チャンバ６の側面に配置されておシ、レーザ光は
ブランキング用シャッタ１５が開かれた時、レンズ１４
を通過した後、Ｘ方向及びＹ方向の走査用ミラー１２．
１３で反射され、石英等で作製されたボート１１からチ
ャンバ６内に導入される。導入されたレーザ光は、基板
５に入射する。 排気は、油回転ポンプ２３、メカニカルブースタポンプ
２４と油拡散ポンプ２５で行われる。本引きの際に油拡
散ポンプ２５からの油によるチャンバ６内の汚染を防ぐ
ため、途中にバッフル板３０、液体窒素系トラップ２６
が設けられている。 なお図中２９は主バルブ、２８は粗引用バルブ、２７は
補助バルブであシ、３１は基板５表面に形成される膜厚
及び蒸発速度を検出するため水晶振動子からなる膜厚検
出器である。 次に、上記のように構成された本装置を用いた薄膜形成
工程を説明する。 まず、リークバルブ３２を開いて、チャンバ６内にＡｉ
ｒ又は各種ガスを導入し、チャンバ６内を大気圧にする
。チャンバ６を開いて基板５を基板ホルダ１７に装置し
、ルツボ２へ蒸発物質１を充填後、チャンバ６を閉じ、
粗引き用バルブ２８を開いてチャンバ６内を０．５　Ｔ
ａｒｔ　程度まで排気し、基板回転機構３４を運転させ
、ノ・ロゲンランプ１９、シーズヒータ２０で基板５を
所定の温度まで加熱し、つづいて粗引き用バルブ２８を
閉じ、主バルブ２９を開いて油拡散ポンプ２５で排気を
行う。２　Ｘ　１Ｏ−５Ｔｏｒｒ以下まで排気を行った
仮、所定の温度まで上昇したことを確認し、可変リーク
バルブ３３から例えば０２ガスを導入し、チャンバ６内
を所定の圧力に保つ。 次に、レーザ光のブランキング用シャッタ１５を開いて
、チャンバ６内にレーザ光をレンズ１４、ミラー１３，
１２、ボート１１を紅て尋人し、基板５にレーザビーム
を伽ＩＫすると同時に、ルツボ２内の蒸着物質１を加熱
し蒸発させ、シャッター９を１４ｉｉいて蒸着を開始す
る。蒸着膜厚は、チャンバ６内に設置された水晶振動子
からなる膜厚検出器３１によりモニターされる。Ｐ９Ｔ
雉の膜厚のγｒ、・；）民を形成した後、／ナツタ−９
を閉じ、任意の時間レーザビームを照射した後、ブラン
キング用シャッタ１５を閉じると共にハロゲンランプ１
９、シーズヒータ２０、基板回転機構３４を停止し、可
変リークバルブ３３からのガス導入を止め、チャンバ６
内を真空に引く。適当な時間真空に引いた仮、リークバ
ルブ３２からＡｉｒ又はガスを尋人してチャンバ６内を
大気圧とし、基板５を取り出す。 上記のレーザビームは、レンズ等で広げず、し０えばポ
リゴンミラーのようなミラー１２で、レーザビームスポ
ットをセンシングさせる方法がよく、また、レーザビー
ムを真空チャンバ内へ導くため真空チャンバへ設けるべ
き覗き応１１（″′１１石英の外、レーザビームのパワ
ーによシ影響を受けにくい例えばＧｅのようなタイプの
もの、がよい。 この実施例によれば、基板５にレーザビームが照射され
るので、該基板５は刺戟され、その表面は浄化され、ま
た原発粒子は刺戟される。従って、従来のようにプラズ
マ放電を作るために必要だった高周波電界や直流電界が
不要となるので、これらの両電界が惹き起こす蒸箔装置
の娯動作をなくすことができる。 なお、本発明は上述した装置例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で独々変形して実施する
ことができる。例えば、前記レーザ光の樵類はアルゴン
レーザに限るものではなく、ｆＲ素レーザなどを利用す
ると、酸化物質等をイオン化することができる。またそ
の出力やビーム径等も仕様に応じて適宜定めればよい。 なお、レーザビーム源に代えて、中性ビームを出力する
ようなビーム源を使用することも可能である。 さらに、蒸着物質にも各種の物質が適用できることは勿
論であシ、また排気系にも、各種の排気【真窒】ポンプ
を適用することができる。 （発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、レーザビーム又
は中性ビームの熱射により基材を刺戟させるようにして
いるので、高周波電界や直流電界を用いる必要がなく、
これらの高周波電界や直流電界に起因する蒸着装置の誤
動作をなくすことができる。従って、長期間の安定動作
を計ることができ、蒸着装置の稼動率を大幅に向上させ
ることができる。 また、高周波励起や直６ｉＥ励起やイオンビーム等によ
らずレーザビーム又は中性ビームを利用しているので、
基板のみのクリーニングが可能となり、またビーム密度
を大きくする必要がないので、プラスチックやガラス面
等のクリーニングに効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸発方法を実施する薄膜衝撃蒸着装置
の一実施例示す概略構成図、第２図は従来のイオンブレ
ーティング装置の概略構成図である。 １−−一蒸着物質、　２−−−ルツボ、　５−−一基板
、　６−−−チヤンパ、　９−ｍ−シャッタ。 １１−ｍ−石英ボート、　　１２．１３−ｍ−走査用ミ
ラー、　　１５−ｍ−プランキング用シャッタ。 １６−−−レーザ光源、　　２２−一一水冷パイブ。 ２３−一一泊回転ポンプ、　　２４−ｍ−メカニカルブ
ースタポンプ、　　２５−−一油拡散ポンプ。 ３２−ｍ−す−クパルプ、３３−−−ガス導入用町変リ
ークパルプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、チャンバ内を真空に維持し、該チャンバ内に基材を
   設け、薄膜を形成する蒸着可能な蒸気を蒸発源から前記
   真空内に供給し、前記蒸気を前記基材上に薄膜を生じる
   ように接触させ、該薄膜に、十分な数及びエネルギーの
   レーザビーム源又は中性ビーム源からの活性ある原子粒
   子を含む加速された粒子で衝撃を与えることを特徴とす
   る薄膜衝撃蒸着方法。 ２、真空に維持されたチャンバ内に、基材と該基材上に
   薄膜を形成する蒸着可能な蒸気源とを設け、上記基材に
   レーザビームを照射し基材表面を浄化し蒸発粒子を刺戟
   せしめるレーザビーム源を設けたことを特徴とする薄膜
   衝撃蒸着装置。 ３、前記レーザビーム源は、チャンバの側面に設けられ
   ており、該レーザビーム源からのレーザビームは走査用
   ミラーを介してチャンバ内の基材に導かれる特許請求の
   範囲第２項記載の薄膜衝撃蒸着装置。