JPS63310963A

JPS63310963A - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JPS63310963A
Application number: JP14655587A
Authority: JP
Inventors: Mikio Kinoshita; 幹夫木下; Wasaburo Ota; 太田　和三郎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1987-06-12
Filing date: 1987-06-12
Publication date: 1988-12-19

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】（技術分野）本発明は、薄膜形成装置に関する。

（従来技術）薄膜の形成に関しては従来からＣＶＤ法やＰｖＤ法等の
形成方式がしられ、これらを利用した種々の形成装置が
提案されている。

低温で薄膜形成でき、かつ密着性のよい薄膜を得る事を
ねらいとして、呂願人は先に、蒸発源と、これに対向す
るように基板を保持する対電極との間に熱電子発生用の
フィラメントを配するとともに、フィラメントと対電極
との間にグリッドを配し、グリッドを対電極に対して正
電位とするようにした薄膜形成装置を提案した（特開昭
５９−８９７６３号公報）。

この装置では、蒸発源から蒸発した蒸発物質をフィラメ
ントからの熱電子でイオン化し、グリッド、対電極間の
電界で加速して基板に当て、薄膜を形成するのであるが
、対電極に対するグリッ゛ドの電位が高すぎると、イオ
ンは過剰に加速され、かえって薄膜を損傷する恐れがあ
る。従ってグリッドの電位をなるべく低くしたい訳であ
るが、そうするとフィラメントからの熱電子が強く加速
されず、イオン化に適したエネルギーを持つ熱電子の密
度が少なくなり、蒸発物質のイオン化率が小さくなって
形成される薄膜の基板に対する密着性や結晶性に問題が
生ずる恐れがある。このため、この装置では良好な薄膜
形成の為にグリッド電圧の調整が面倒であった。

（目　　的）本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって
、その目的とするところは、良好な薄膜を低温で、容易
且つ確実に形成しうる新規な、薄膜形成装置の提供にあ
る。

（構　　成）以下、本発明を説明する。

本発明の薄膜形成装置は、真空槽と、蒸発源と、対電極
と、グリッドと、電子銃と、電源手段と、導電手段とを
有する。

真空槽には、活性ガスもしくは不活性ガス、または、こ
れら間者の混合ガスが導入される。蒸発源、対電極、グ
リッド、電子銃は真空槽内に配備される。

蒸発源は、真空槽内において蒸発物質を蒸発させるため
の手段であり、周知の各種の蒸発源１例えば、後述する
コイル状のものや、ポート状のもの、或は電子ビーム蒸
発源等を用い得る。

対電極は基板、即ち薄膜を形成すべき板状部材を蒸発源
と対向するように保持し、グリッドに対する電極となる
。

グリッドは、上記蒸発源と対電極との間に配備されるが
、蒸発物質を通過させうる形態、例えば網状に構成され
る。

電子銃は、蒸発物質をイオン化するための電子を発生す
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
めの手段である。

導電手段は真空槽内と電源手段とを電気的に接続する手
段である。

薄膜形成時には、電源手段によりグリッドが対電極に対
し正電位に保たれる。

本発明では、電子銃による電子で蒸発物質のイオン化を
行うので、グリッドの電位を低くしても蒸発物質を効率
よくイオン化できる。

（実施例）以下、図面を参照しながら具体的な実施例に即して説明
する。

図において、符号１は真空槽を示す。この真空槽はペル
ジャー３をベースプレート２の上に、バッキング４を介
して一体化することにより内部に密閉空間を形成する様
に構成されている。ベースプレート２には孔２ａが穿設
されており、真空槽内部は図示されない真空排気系へ孔
２ａを介して連結され真空槽１内の機密性を維持しつつ
、周知の方法で真空槽内に活性ガスもしくは不活性ガス
、又は、これら両者の混合ガスを導入しうるようになっ
ている。

真空槽１内には、図示のように蒸発源１１、対電極５、
グリッド６、電子銃３０が配備されている。電子銃３０
はアノード９、補助グリッド８、フィラメント７により
構成される。

これら真空槽１内の各部材は、それぞれ支持体１３．１
４，１５，１６，１７．１８により支持されている。

これら支持体１３ないし１８はいずれも導電性であって
、ベースプレート２との絶縁性を確保されつつ、かつ、
真空槽１内の密閉性を確保した状態でベースプレート２
を貫通して真空槽外へ引き出されている。即ち、これら
支持体は、各部材を支持するとともに、これら真空槽内
の部材と真空槽外とを電気的に接続する機能をも有し、
他の配線具とともに導電手段を構成する。

なお、真空槽１内において、対電極５、蒸発源１１は略
水平状態に設けられている。

蒸発源１１は例えばタングステ゛ンやモリブデン等の金
晟をコイル状に形成してなる抵抗加熱式のものであるが
、前述のごとく、ポート状に形成した蒸発源や、電子ビ
ーム蒸発源など、従来真空蒸着方式で用いられている各
種の蒸発源を蒸発源１１にかえて用いることが出来る。

電源手段４０は真空槽外に設けられ、図の如く、交流の
電源２２、直流の電源２３，２４，２５゜２６．２８を
有し、その外、図示されない、操作用の各種スイッチを
含んでいる。

上記各電源は、以下の如く接続されている。

先ず、交流の電源２２は蒸発源１１を加熱するためのも
のであり、一対の支持体１５−により蒸発源１１に接続
されている。

直流の電源２３，２４，２５，２６，２８のうち電源２
３はそのプラス側が支持体１４を介してグリッド６に接
続され、マイナス側は支持体１３を介して対電極５に接
続されている。電源２４は、電子銃３０のフィラメント
７を支持する一対の支持体１６に接続され、電源２５は
そのプラス側が電源２４．２８のマイナス側に、マイナ
ス側は支持体１７を介して電子銃３０の補助グリッド８
に接続されている。電源２６のプラス側は支持体１８を
介して電子銃３０のアノード９に接続され、マイナス側
は接地されている。さらに、電源２８のプラス側は接地
されマイナス側は電源２４のマイナス側と接続されてい
る。なお、図中の接地は必ずしも必用ではない。

グリッド６は網状など、蒸発物質を通過させ得る形態に
構成され、電源２３の作用により、対電極５に対して正
電位とされる。従って、グリッド６と対電極５とのあい
だには、グリッド６から対電極５へ向かう電界が形成さ
れる。

なお、図の装置にたいし、付加的なスリットや公知の電
子レンズの類を使用することも可能である。さらに、電
子銃３０は、これを図のグリッド６を含む水平面に関し
、図示の態位と対称的に配備しても良い、基板や電子銃
の冷却の為の冷却水などの導入のためのパイプ等を真空
槽１内に配備することも勿論可能である。

さて、以下に実施例装置によ、る薄膜形成を説明する。

薄膜を形成するべき基板１００を図の如く対電極５に保
持させて一グリッド６を介して蒸発源１１と対向させる
。蒸発源１１には、蒸発物質を保持させる。用いる蒸発
物質は、形成する薄膜に応じて定まり、例えばアルミニ
ウム、金のような金属や、金属の酸化物、フッ化物、硫
化物、あるいは合金等である。

真空槽１内には、活性ガス、不活性ガスあるいは、これ
らの混合ガスが１０〜１０−’Ｐａの圧力で導入される
。ここでは説明の具体性のために、導入ガスは、アルゴ
ン等の不活性ガスであるとする。

この状態で装置を作動させると、蒸発源１１に保持され
た蒸発物質が蒸発する。蒸発して微粒子となった蒸発物
質は、基板１００へ向かって、広がるように飛行し、グ
リッド６を通り抜ける。

一方、電子銃３０からは電子が放出されるが、この電子
もグリッド６へと向かう、そして、飛行中の蒸発物質に
ぶつかると５．これをイオン化する。

かくして、グリッド近傍の空間にプラズマ状態が実現さ
れる。イオン化された蒸発物質は、グリッド６から対電
極５に向かう電界の作用により基板１００に向かって加
速され、窩速で基板１００に衝突し、これにより基板１
００上に所望の薄膜が形成される。

電子銃３０から放出される電子の、密度、エネルギー、
空間的分布は、電源手段の操作で制御することができ、
グリッド６の電圧が低い場合でも、蒸発物質を有効にイ
オン化出来る。

真空槽１内に、活性ガスを単独で、または不活性ガスと
ともに導入して成膜を行えば、蒸発物質を活性ガスと化
合させて、化合物による薄膜を得る事ができる。

例えば、不活性ガスとしてアルゴン、活性ガスとして酸
素を導入し、圧力を１０−１〜１０−”Ｐａに調整し、
蒸発物質としてアルミニウムを選べば、基板上にＡ　ｌ
　ｚ　Ｏｓの薄膜を形成する事ができる。

また、この場合、蒸着物質としてＳｉまたは、Ｓｉ○を
選べば、５ｉＯｚの薄膜を得る事が出来る。蒸発物質と
してＩｎ＊Ｚｎを選べばＩｎ２Ｏユ、ＺｎＯの薄膜が得
られる。また、ガスとしてＨ２Ｓ、蒸発物質としてＣｄ
を選べばＣｄＳの薄膜が得られる。さらに、活性ガスと
してアンモニアをアルゴンと共に用い、蒸発物質として
Ｔｉ、Ｔａを用いると、ＴｉＮ、ＴａＮ等の薄膜を得る
事も可能である。

（効　　果）以上、本発明によれば、新規な薄膜形成装置を提供でき
る。

この装置による薄膜形成においては、蒸発物質はイオン
化され電気的に加速されて高エネルギーを有するので、
成膜、結晶化に必要なエネルギーを熱の形で与える必用
がなく、したがって、耐熱性に劣るプラスチックなどを
基板として薄膜形成を行うこともできる。またグリッド
の電圧を低くしても十分なイオン化効率が得られるので
、イオン衝撃による損傷の少ない、良質の薄膜を形成す
ることが出来る。

蒸発物質のイオン化には電子銃による電子が極めて有効
に寄与するので１Ｏ−３Ｐａ以下の圧力の高真空下に於
いても蒸発物質のイオン化が可能であり、このため薄膜
中へのガス分子の取り込みが極めて少なく出来、高純度
の薄膜形成が可能である。また、薄膜の構造も極めて緻
密なものとすることが可能であり、通常、薄膜の密度は
バルクのそれより小さいとされているが、本発明の装置
で形成すると、バルクの密度と略同程度の密度が得られ
る。

本発明の薄膜形成装置はＬＳＩ、ＩＣ等を構成する半導
体薄膜や、電極に用いられる高純度の金属薄膜の形成に
極めて適している。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の１実施例を示す図である。１９０．真空槽、５９９．対電極、６９０．グリッド、
１１６．蒸発源、３０．、、電子銃、４０　＋＋＋電源
手段

Claims

【特許請求の範囲】活性ガスもしくは不活性ガス、または、これら両者の混
合ガスが導入される真空槽と、この真空槽内において蒸発物質を蒸発させるための蒸発
源と、上記真空槽内に配備され、基板を上記蒸発源と対
向するように保持する対電極と、上記蒸発源と対電極と
の間に配備され、蒸発物質を通過させうる、グリッドと
、上記真空槽内に配備され、薄膜形成時に蒸発物質をイオ
ン化するための電子を発生させる電子銃と、上記真空槽内に所定の電気的状態を実現するための電源
手段と、真空槽内と電源手段とを接続する導電手段と、
を有し、薄膜形成時に、上記電源手段により上記グリッドが上記
対電極に対し正電位に保たれることを特徴とする、薄膜
形成装置。