JP2687468B2 - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JP2687468B2 JP2687468B2 JP63205371A JP20537188A JP2687468B2 JP 2687468 B2 JP2687468 B2 JP 2687468B2 JP 63205371 A JP63205371 A JP 63205371A JP 20537188 A JP20537188 A JP 20537188A JP 2687468 B2 JP2687468 B2 JP 2687468B2
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- Japan
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- plasma
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- vacuum chamber
- thin film
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は薄膜形成のためにプラズマ源と蒸発源とイ
オン源とを備えた薄膜形成装置に関するものである。
オン源とを備えた薄膜形成装置に関するものである。
近時、薄膜の形成に低ガス圧を用い、プラズマの高活
性化とともに適度のエネルギーのイオン衝撃によって膜
形成反応を促進させることを目的として電子サイクロト
ロン共鳴（以下、ECRという）を利用したECRプラズマCV
D（Chemical Vapor Deposition）法が提案されている。
性化とともに適度のエネルギーのイオン衝撃によって膜
形成反応を促進させることを目的として電子サイクロト
ロン共鳴（以下、ECRという）を利用したECRプラズマCV
D（Chemical Vapor Deposition）法が提案されている。
すなわち、ECRプラズマCVD法は、プラズマチャンバ内
にガスを導入後、マイクロ波電力を供給し、マグネット
コイルにより磁場（約875Gauss）を印加することで、EC
R条件が満たされプラズマが発生する。そして、成膜ガ
スを真空チャンバ内またはプラズマチャンバ内へ導入す
ることで成膜が可能となり、低温で緻密な膜形成が可能
となる。
にガスを導入後、マイクロ波電力を供給し、マグネット
コイルにより磁場（約875Gauss）を印加することで、EC
R条件が満たされプラズマが発生する。そして、成膜ガ
スを真空チャンバ内またはプラズマチャンバ内へ導入す
ることで成膜が可能となり、低温で緻密な膜形成が可能
となる。
一方、他の成膜方法として、いわゆるIVD（Ion vapor
Deposition）法を利用したものが知られている。この
方法は真空容器内に蒸発源とイオン源とを設置し、基材
表面に対して蒸着とイオンビームの照射とを行うもので
あって、イオンの打ち込みにより基材と薄膜との間に混
合層が形成されるため薄膜と基材との密着性にすぐれ、
またイオンと蒸着物とを反応させて化合物薄膜を容易に
得ることができる。さらに、イオンの照射角度を調整す
ることにより結晶の配向性制御が可能となるなどの利点
を有する。
Deposition）法を利用したものが知られている。この
方法は真空容器内に蒸発源とイオン源とを設置し、基材
表面に対して蒸着とイオンビームの照射とを行うもので
あって、イオンの打ち込みにより基材と薄膜との間に混
合層が形成されるため薄膜と基材との密着性にすぐれ、
またイオンと蒸着物とを反応させて化合物薄膜を容易に
得ることができる。さらに、イオンの照射角度を調整す
ることにより結晶の配向性制御が可能となるなどの利点
を有する。
ECRプラズマCVD法では、基材に対する膜の密着性が劣
り、またプラズマチャンバから引き出されたイオンは基
材に対する入射角の調整ができないため薄膜の結晶配向
を制御することが困難であった。
り、またプラズマチャンバから引き出されたイオンは基
材に対する入射角の調整ができないため薄膜の結晶配向
を制御することが困難であった。
また、前記IVD法では、蒸着に基づく成膜であるた
め、成膜速度が遅いという欠点があった。
め、成膜速度が遅いという欠点があった。
したがって、この発明の目的は薄膜の高密着性、高速
成膜および結晶配向制御を可能とした薄膜形成装置を提
供することである。
成膜および結晶配向制御を可能とした薄膜形成装置を提
供することである。
この発明の薄膜形成装置は、基材が設置された真空チ
ャンバと、この真空チャンバに付設され電子サイクロト
ロン共鳴を利用して成膜ガスのプラズマを生成しプラズ
マ中のイオンを前記真空チャンバ内に引出しかつその広
がりを変えることができるプラズマ源と、前記真空チャ
ンバ内に設置された前記基材の表面に蒸発物を付着させ
る蒸発源と、前記真空チャンバ内に設置され前記基材の
表面に不活性ガスまたは反応性ガスのイオンビームを照
射するイオン源とを備え、前記プラズマ源のプラズマチ
ャンバ内を差動排気するとともに、前記イオン源が照射
角度に変えられるように、前記基材中心に対して一定距
離を保ちながら円弧状に移動可能にしたことを特徴とす
るものである。
ャンバと、この真空チャンバに付設され電子サイクロト
ロン共鳴を利用して成膜ガスのプラズマを生成しプラズ
マ中のイオンを前記真空チャンバ内に引出しかつその広
がりを変えることができるプラズマ源と、前記真空チャ
ンバ内に設置された前記基材の表面に蒸発物を付着させ
る蒸発源と、前記真空チャンバ内に設置され前記基材の
表面に不活性ガスまたは反応性ガスのイオンビームを照
射するイオン源とを備え、前記プラズマ源のプラズマチ
ャンバ内を差動排気するとともに、前記イオン源が照射
角度に変えられるように、前記基材中心に対して一定距
離を保ちながら円弧状に移動可能にしたことを特徴とす
るものである。
この発明によれば、不活性ガスまたは反応性ガスをイ
オン化し、加速して基材にイオンを照射するイオン源
と、成膜ガスをプラズマ化し、そのイオンをチャンバ内
に導くECRプラズマ源と、成膜物質を蒸発させる蒸発源
とから形成されているため、蒸発源からの成膜蒸発物質
に加えてECRプラズマ源からの成膜イオンも基材に成膜
されるので、蒸発源のみの装置に比べて高速に成膜でき
る。またイオン源が付設されているので、このイオン照
射により基材と生成膜との密着性が良いという効果があ
る。さらにプラズマ源のプラズマチャンバ内を差動排気
しているのでプラズマチャンバ内の圧力をたとえば10-5
〜10-4TorrにしてECRプラズマ源の動作を有効に利用で
き、またイオン源はイオンの照射角度を変えられるの
で、生成膜の結晶配向性などの膜質を制御できる。また
プラズマ源はプラズマイオンの広がりを変えることがで
きることにより基材に均一に薄膜を形成することができ
る。さらにイオン源を基材中心に対して一定距離を保ち
ながら円弧状に移動可能にしたため、簡単かつ正確に照
射角度を変更できる。
オン化し、加速して基材にイオンを照射するイオン源
と、成膜ガスをプラズマ化し、そのイオンをチャンバ内
に導くECRプラズマ源と、成膜物質を蒸発させる蒸発源
とから形成されているため、蒸発源からの成膜蒸発物質
に加えてECRプラズマ源からの成膜イオンも基材に成膜
されるので、蒸発源のみの装置に比べて高速に成膜でき
る。またイオン源が付設されているので、このイオン照
射により基材と生成膜との密着性が良いという効果があ
る。さらにプラズマ源のプラズマチャンバ内を差動排気
しているのでプラズマチャンバ内の圧力をたとえば10-5
〜10-4TorrにしてECRプラズマ源の動作を有効に利用で
き、またイオン源はイオンの照射角度を変えられるの
で、生成膜の結晶配向性などの膜質を制御できる。また
プラズマ源はプラズマイオンの広がりを変えることがで
きることにより基材に均一に薄膜を形成することができ
る。さらにイオン源を基材中心に対して一定距離を保ち
ながら円弧状に移動可能にしたため、簡単かつ正確に照
射角度を変更できる。
第１図はこの実施例の薄膜形成装置を示す概略図であ
る。第１図において、１は真空チャンバであり、これに
は真空ポンプ２が接続されている。真空チャンバ１内に
は基材３が設置される。すなわち、基材３が基材ホルダ
４に装着されている。基材ホルダ４にはヒータ５が設け
られ、また内部を冷却水が通過できるように冷却水導入
パイプ６および排出パイプ７が接続され、基材３の加熱
または冷却を可能にしている。また、基材３またはその
表面に形成される薄膜が絶縁物の場合、イオン照射によ
りチャージアップを起こさないように、またこのイオン
のエネルギー制御用に直流バイアスを印加できるように
なっている。図において、８は高周波電源、９は直流電
源、10はフィルタである。
る。第１図において、１は真空チャンバであり、これに
は真空ポンプ２が接続されている。真空チャンバ１内に
は基材３が設置される。すなわち、基材３が基材ホルダ
４に装着されている。基材ホルダ４にはヒータ５が設け
られ、また内部を冷却水が通過できるように冷却水導入
パイプ６および排出パイプ７が接続され、基材３の加熱
または冷却を可能にしている。また、基材３またはその
表面に形成される薄膜が絶縁物の場合、イオン照射によ
りチャージアップを起こさないように、またこのイオン
のエネルギー制御用に直流バイアスを印加できるように
なっている。図において、８は高周波電源、９は直流電
源、10はフィルタである。
また、真空チャンバ１にはECRプラズマ源11が付設さ
れる。このプラズマ源11はプラズマチャンバ12、マイク
ロ波導入用の導波管16,マイクロ波導入窓13（石英ガラ
ス等からなる）、ガス導入管14およびプラズマチャンバ
12の周囲に配置したマグネットコイル15a,15bを主要構
成要素とする。このプラズマ源11には分解種を有効に引
き出させるように引き出し電極等を引き出し口に設けて
いない。
れる。このプラズマ源11はプラズマチャンバ12、マイク
ロ波導入用の導波管16,マイクロ波導入窓13（石英ガラ
ス等からなる）、ガス導入管14およびプラズマチャンバ
12の周囲に配置したマグネットコイル15a,15bを主要構
成要素とする。このプラズマ源11には分解種を有効に引
き出させるように引き出し電極等を引き出し口に設けて
いない。
プラズマを発生させるには、ガス導入管14からプラズ
マチャンバ12内にガスを導入し、導波管16にマイクロ波
を導入し、一方のマグネットコイル15bによってプラズ
マチャンバ12内にECR条件を果たす磁場（たとえば875Ga
ussの磁場）を発生させる。このとき、他方のマグネッ
トコイル15aを調整することでプラズマ流の広がりを変
えることができる。発生したプラズマ流を矢印Ａで示
す。
マチャンバ12内にガスを導入し、導波管16にマイクロ波
を導入し、一方のマグネットコイル15bによってプラズ
マチャンバ12内にECR条件を果たす磁場（たとえば875Ga
ussの磁場）を発生させる。このとき、他方のマグネッ
トコイル15aを調整することでプラズマ流の広がりを変
えることができる。発生したプラズマ流を矢印Ａで示
す。
また、プラズマ源11の近傍にはイオン源17および蒸発
源18が設置される。イオン源17はバケット型のほかカウ
フマン型、ECR型のものでも使用可能である。このイオ
ン源17は基材３に対してイオンビームの照射角度を変え
ることができるように矢印Ｂ方向に移動自在に設置さ
れ、かつ低エネルギー（たとえば０〜2kV程度）のイオ
ンビームまたは高エネルギー（たとえば２〜40kV程度）
のイオンビームを必要に応じて照射できる。イオンビー
ムを矢印Ｃで示す。
源18が設置される。イオン源17はバケット型のほかカウ
フマン型、ECR型のものでも使用可能である。このイオ
ン源17は基材３に対してイオンビームの照射角度を変え
ることができるように矢印Ｂ方向に移動自在に設置さ
れ、かつ低エネルギー（たとえば０〜2kV程度）のイオ
ンビームまたは高エネルギー（たとえば２〜40kV程度）
のイオンビームを必要に応じて照射できる。イオンビー
ムを矢印Ｃで示す。
また、蒸発源18としては、たとえば抵抗加熱型のもの
が使用可能である。蒸発源18からの蒸発物を矢印Ｄで示
す。
が使用可能である。蒸発源18からの蒸発物を矢印Ｄで示
す。
真空チャンバ１内の圧力は、イオンビームの効果を上
げるために低いほど好ましく、具体的には10-5Torr以下
である。一方、ECRプラズマ源11のプラズマチャンバ12
内の圧力は10-5〜10-4Torrであるのが照射用イオンビー
ムを効率よく引き出すために好ましい。このため、プラ
ズマチャンバ12では排気管20にて差動排気を行ってい
る。従って、真空チャンバ１内の圧力が10-5〜10-6Torr
のオーダーであっても、イオンビームとプラズマ流との
有効に利用できる。
げるために低いほど好ましく、具体的には10-5Torr以下
である。一方、ECRプラズマ源11のプラズマチャンバ12
内の圧力は10-5〜10-4Torrであるのが照射用イオンビー
ムを効率よく引き出すために好ましい。このため、プラ
ズマチャンバ12では排気管20にて差動排気を行ってい
る。従って、真空チャンバ１内の圧力が10-5〜10-6Torr
のオーダーであっても、イオンビームとプラズマ流との
有効に利用できる。
次にプラズマ源11、イオン源17および蒸発源18の動作
条件を示す。
条件を示す。
（ａ） ECRプラズマ源11 ガス流量 ０〜50cc/分 コイル磁界 ０〜1000Gauss マイクロ波 周波数 たとえば915MHz,2,45Ghz,8GHz,16GHz等 電力 10kV （ｂ） イオン源17 低エネルギー ０〜2kV 高エネルギー ２〜40kV イオンビームの入射角θ ０〜60゜ （入射角はθは第２図に示す） （ｃ） 蒸発源18 電子ビーム電流 たとえば０〜1A 加速電圧 たとえば10kV 以下、ダイヤモンド薄膜の作製条件を具体的に説明す
る。
る。
ECRプラズマ源11 マイクロ波電力 ０〜1kW 使用ガス CH4＋H2 ガス圧 10-5〜10-4Torr 周波数 2.45GHz 磁場 875Gauss イオン源17 イオン引き出し電圧 ０〜2000V 使用ガス Ar,Ne,Kr,XeまたはＨ ガス圧 10-4〜10-3Torr 蒸発源18 加速電圧 10kV ビーム電流 ０〜1A 蒸発物 炭素 得られたダイヤモンド薄膜は従来のECRプラズマCVDに
比較して密着力は５倍も向上していた。また、成膜速度
は1000〜3000Å／分と高速度であった。さらに結晶配向
（100）の制御が可能であった。
比較して密着力は５倍も向上していた。また、成膜速度
は1000〜3000Å／分と高速度であった。さらに結晶配向
（100）の制御が可能であった。
また、ダイヤモンド薄膜以外にも、ｃ−BN,TiN,SiN等
の薄膜作製についても同様の結果が得られた。
の薄膜作製についても同様の結果が得られた。
この発明によれば、不活性ガスまたは反応性ガスをイ
オン化し、加速して基材にイオンを照射するイオン源
と、成膜ガスをプラズマ化し、そのイオンをチャンバ内
に導くECRプラズマ源と、成膜物質を蒸発させる蒸発源
とから形成されているため、蒸発源からの成膜蒸発物質
に加えてECRプラズマ源からの成膜イオンも基材に成膜
されるので、蒸発源のみの装置に比べて高速に成膜でき
る。またイオン源が付設されているので、このイオン照
射により基材と生成膜との密着性が良いという効果があ
る。さらにプラズマ源のプラズマチャンバ内を差動排気
しているのでプラズマチャンバ内の圧力をたとえば10-5
〜10-4TorrにしてECRプラズマ源の動作を有効に利用で
き、またイオン源はイオンの照射角度を変えられるの
で、生成膜の結晶配向性などの膜質を制御できる。また
プラズマ源はプラズマイオンの広がりを変えることがで
きることにより基材に均一に薄膜を形成することができ
る。さらにイオン源を基材中心に対して一定距離を保ち
ながら円弧状に移動可能にしたため、簡単かつ正確に照
射角度を変更できる。
オン化し、加速して基材にイオンを照射するイオン源
と、成膜ガスをプラズマ化し、そのイオンをチャンバ内
に導くECRプラズマ源と、成膜物質を蒸発させる蒸発源
とから形成されているため、蒸発源からの成膜蒸発物質
に加えてECRプラズマ源からの成膜イオンも基材に成膜
されるので、蒸発源のみの装置に比べて高速に成膜でき
る。またイオン源が付設されているので、このイオン照
射により基材と生成膜との密着性が良いという効果があ
る。さらにプラズマ源のプラズマチャンバ内を差動排気
しているのでプラズマチャンバ内の圧力をたとえば10-5
〜10-4TorrにしてECRプラズマ源の動作を有効に利用で
き、またイオン源はイオンの照射角度を変えられるの
で、生成膜の結晶配向性などの膜質を制御できる。また
プラズマ源はプラズマイオンの広がりを変えることがで
きることにより基材に均一に薄膜を形成することができ
る。さらにイオン源を基材中心に対して一定距離を保ち
ながら円弧状に移動可能にしたため、簡単かつ正確に照
射角度を変更できる。
第１図はこの発明の一実施例の概略図、第２図はイオン
ビームの入射角を示す説明図である。 １……真空チャンバ、３……基材、11……ECRプラズマ
源、12……プラズマチャンバ、17……イオン源、18……
蒸発源
ビームの入射角を示す説明図である。 １……真空チャンバ、３……基材、11……ECRプラズマ
源、12……プラズマチャンバ、17……イオン源、18……
蒸発源
Claims (1)
- 【請求項１】基材が設置された真空チャンバと、この真
空チャンバに付設され電子サイクロトロン共鳴を利用し
て成膜ガスのプラズマを生成しプラズマ中のイオンを前
記真空チャンバ内に引出しかつその広がりを変えること
ができるプラズマ源と、前記真空チャンバ内に設置され
た前記基材の表面に蒸発物を付着させる蒸発源と、前記
真空チャンバ内に設置され前記基材の表面に不活性ガス
または反応性ガスのイオンビームを照射するイオン源と
を備え、前記プラズマ源のプラズマチャンバ内を差動排
気するとともに、前記イオン源が照射角度に変えられる
ように、前記基材中心に対して一定距離を保ちながら円
弧状に移動可能にしたことを特徴とする薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63205371A JP2687468B2 (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63205371A JP2687468B2 (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0254758A JPH0254758A (ja) | 1990-02-23 |
| JP2687468B2 true JP2687468B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=16505736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63205371A Expired - Fee Related JP2687468B2 (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2687468B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2970654B1 (ja) * | 1998-05-22 | 1999-11-02 | 日新電機株式会社 | 薄膜形成装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60169559A (ja) * | 1984-02-13 | 1985-09-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 高硬度窒化ホウ素膜の製法 |
| JPS6389661A (ja) * | 1986-10-02 | 1988-04-20 | Nec Corp | 薄膜形成装置 |
-
1988
- 1988-08-18 JP JP63205371A patent/JP2687468B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0254758A (ja) | 1990-02-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |