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JPH11256334A - Formation of cn thin film and cn thin film forming device - Google Patents

Formation of cn thin film and cn thin film forming device

Info

Publication number
JPH11256334A
JPH11256334A JP7492898A JP7492898A JPH11256334A JP H11256334 A JPH11256334 A JP H11256334A JP 7492898 A JP7492898 A JP 7492898A JP 7492898 A JP7492898 A JP 7492898A JP H11256334 A JPH11256334 A JP H11256334A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion
thin film
chamber
ion beam
source gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7492898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masato Kiuchi
正人 木内
Hiroyuki Fukazawa
博之 深沢
Yoshiaki Agawa
阿川  義昭
Hisahiro Terasawa
寿浩 寺澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Ulvac Inc
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Ulvac Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology, Ulvac Inc filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP7492898A priority Critical patent/JPH11256334A/en
Publication of JPH11256334A publication Critical patent/JPH11256334A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CN thin film forming method capable of forming a CN thin film in a high yield and to provide a CN thin film forming device. SOLUTION: A gaseous starting material is introduced into an ion source chamber 2, is ionized and is drawn out from the ion source chamber 2 as an ion beam 7. This ion beam 7 is subjected to mass spectrometry by an ion separating chamber 30A, and only prescribed ion seeds are injected toward a deflecting chamber 30B. In the deflecting chamber 30B, the ion beam 7 is deflected, and, in a speed reducing chamber 5, its speed is reduced, and after that, it is applied to a substrate 62. As the gaseous starting material, the one in which a dipole moment reaches >=0.1 debye at the time of the ionization is preferable, and, e.g. methylamine is used. Moreover, it is preferable that the ions of the gaseous starting material are applied by the energy of 10 eV to 10 keV.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、CN薄膜を形成す
る技術に関し、特に、低エネルギーイオンビームを用い
てCN薄膜を形成する技術に関する。
The present invention relates to a technique for forming a CN thin film, and more particularly to a technique for forming a CN thin film using a low energy ion beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、硬質の薄膜の一種として、CN薄
膜が提案されている。図2は、従来のCN薄膜を形成す
るための成膜装置の概略構成を示すものである。図2に
示すように、この成膜装置100は、成膜対象物である
基板101が配された真空処理槽102内に、ガス導入
手段103から窒素ガスN2を導入するように構成され
る。そして、真空処理槽102内には、導入された窒素
ガス(N2)を放電させるためのプラズマ発生手段104
と、蒸発材料105として炭素(C)を蒸発させるため
の蒸発源106が設けられている。また、基板101
は、その近傍に配設されたヒータ107によって加熱さ
れるようになっている。
2. Description of the Related Art In recent years, a CN thin film has been proposed as a kind of hard thin film. FIG. 2 shows a schematic configuration of a conventional film forming apparatus for forming a CN thin film. As shown in FIG. 2, the film forming apparatus 100 is configured to introduce a nitrogen gas N 2 from a gas introducing unit 103 into a vacuum processing tank 102 in which a substrate 101 as a film forming target is disposed. . Then, a plasma generating means 104 for discharging the introduced nitrogen gas (N 2 ) is provided in the vacuum processing tank 102.
And an evaporation source 106 for evaporating carbon (C) as the evaporation material 105. Also, the substrate 101
Is heated by a heater 107 disposed in the vicinity thereof.

【0003】この成膜装置を用いてCN薄膜を形成する
には、蒸発源106において蒸発材料105である炭素
を蒸発させてその蒸気を基板101に向って導くととも
に、ガス導入手段103によって導入された窒素ガスを
プラズマ発生手段104によって放電させ、励起状態と
なった窒素を基板101に照射する。これにより、基板
101上にCN薄膜108が形成される。
In order to form a CN thin film using this film forming apparatus, carbon as an evaporation material 105 is evaporated in an evaporation source 106, and the vapor is guided toward a substrate 101. The generated nitrogen gas is discharged by the plasma generating means 104, and the substrate 101 is irradiated with the excited nitrogen. Thus, a CN thin film 108 is formed on the substrate 101.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術の場合、CN薄膜108の原料として炭
素と窒素を使用しているため、もともと不安定であるC
N薄膜を収率良く形成することができないという問題が
あった。
However, in the case of such a conventional technique, since carbon and nitrogen are used as the raw materials of the CN thin film 108, C is originally unstable.
There is a problem that an N thin film cannot be formed with high yield.

【0005】本発明は、このような従来の技術の課題を
解決するためになされたもので、CN薄膜を収率良く形
成可能なCN薄膜形成方法及び成膜装置を提供すること
を目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and has as its object to provide a CN thin film forming method and a film forming apparatus capable of forming a CN thin film with high yield. Things.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた請求項1記載の発明は、真空中で所定の原料
ガスをイオン化し、当該原料ガスのイオンを低エネルギ
ーで照射することにより基体上にCN薄膜を形成するこ
とを特徴とするCN薄膜の形成方法である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for ionizing a predetermined source gas in a vacuum and irradiating the source gas with low energy ions. A CN thin film forming method comprising forming a CN thin film on a substrate.

【0007】請求項1記載の発明のように、真空中で原
料ガスをイオン化することによって極性を帯びた分子と
なり、その結果、処理対象物上において炭素原子と窒素
原子が規則正しく結合し、CN薄膜が収率良く形成され
る。
According to the first aspect of the present invention, the raw material gas is ionized in a vacuum to form polar molecules. As a result, carbon atoms and nitrogen atoms are regularly bonded on the object to be processed, and the CN thin film is formed. Are formed in good yield.

【0008】CN薄膜を形成するための所定の原料ガス
としては、種々のものを使用することができるが、請求
項2記載の発明のように、イオン化した際の双極子モー
メントが0.1debye以上となるものが好ましい。
Various gases can be used as the predetermined source gas for forming the CN thin film, but the dipole moment at the time of ionization is 0.1 debye or more as in the second aspect of the present invention. Are preferred.

【0009】特に、取り扱いの簡便さの観点からは、請
求項3記載の発明のように、メチルアミン(CH3
2)を使用することが好ましい。
In particular, from the viewpoint of easy handling, methylamine (CH 3 N
Preference is given to using H 2 ).

【0010】また、本発明をより効果的にするために
は、請求項4記載の発明のように、10eV〜10ke
Vのエネルギーで当該原料ガスのイオンを照射すること
が好ましく、より好ましくは、50eV〜500eVで
ある。
[0010] In order to make the present invention more effective, 10 eV to 10 ke
It is preferable to irradiate the ions of the source gas with energy of V, more preferably 50 eV to 500 eV.

【0011】原料ガスの照射エネルギーが10eVより
小さいと、化学結合を制御しにくいという不都合があ
り、10keVより大きいと、成膜対象物に対する損傷
が大きいという不都合がある。
If the irradiation energy of the source gas is smaller than 10 eV, it is difficult to control the chemical bonding, and if it is larger than 10 keV, there is a problem that the film-forming object is greatly damaged.

【0012】一方、請求項5記載の発明は、真空処理槽
と、この真空処理槽内に所定量のCN薄膜の原料ガスを
導入するガス導入手段と、上記真空処理槽内に導入され
た上記原料ガスをイオン化するイオン源と、このイオン
源から引き出されたイオンビームを成膜対象物に照射す
る低エネルギーイオン照射手段とを有することを特徴と
するCN薄膜形成装置である。
On the other hand, the invention according to claim 5 provides a vacuum processing tank, gas introducing means for introducing a predetermined amount of a raw material gas for the CN thin film into the vacuum processing tank, and the gas introduction means introduced into the vacuum processing tank. A CN thin film forming apparatus comprising: an ion source for ionizing a source gas; and low-energy ion irradiation means for irradiating an object to be formed with an ion beam extracted from the ion source.

【0013】請求項5記載の発明によれば、高収率でC
N薄膜を形成しうる成膜装置を容易に得ることができ
る。
According to the fifth aspect of the present invention, C is produced in high yield.
A film forming apparatus capable of forming an N thin film can be easily obtained.

【0014】この場合、請求項6記載の発明のように、
請求項3記載の発明において、イオン源から引き出され
たイオンビームを所定のイオン種に分離するイオン分離
手段を有することも効果的である。
In this case, as in the sixth aspect of the present invention,
In the third aspect of the present invention, it is also effective to have an ion separating means for separating the ion beam extracted from the ion source into predetermined ion species.

【0015】請求項6記載の発明によれば、イオン分離
手段によって所定のイオン種に分離されたイオンビーム
が成膜対象物に照射されるため、さらに収率良くCN薄
膜を形成しうる成膜装置を得ることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the object to be formed is irradiated with the ion beam separated into the predetermined ion species by the ion separating means, so that the CN film can be formed with higher yield. A device can be obtained.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るCN薄膜形成
方法及び成膜装置の好ましい実施の形態を図面を参照し
て詳細に説明する。図1は、本実施の形態の成膜装置を
示す概略構成図である。図1に示すように、本実施の形
態の成膜装置1は、イオン源室(イオン源)2、主チャ
ンバー3、ベローズチャンバー4、減速室5、試料室6
が一体的に構成された低エネルギーイオン照射装置であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a CN thin film forming method and a film forming apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a film forming apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, a film forming apparatus 1 according to the present embodiment includes an ion source chamber (ion source) 2, a main chamber 3, a bellows chamber 4, a deceleration chamber 5, and a sample chamber 6.
Is a low energy ion irradiation apparatus integrally formed.

【0017】イオン源室2、減速室5、試料室6には、
それぞれモジュールチャンバー20、減速電極チャンバ
ー50、ターゲットチャンバー60が設けられている。
そして、主チャンバー3の一方の端部にはモジュールチ
ャンバー20が接続されるとともに、他方の端部には、
ベローズチャンバー4、絶縁碍子51、減速電極チャン
バー50、ターゲットチャンバー60がこの順で接続さ
れ、各チャンバー20、3、4、50、60によって構
成される真空処理槽内が真空排気されるようになってい
る。ここで、処理中の真空処理槽内の圧力は、例えば1
-5〜10-6Pa程度となるようにする。なお、ベロー
ズチャンバー4は、その長さが調節可能に構成されてい
る。
The ion source chamber 2, the deceleration chamber 5, and the sample chamber 6 include:
A module chamber 20, a deceleration electrode chamber 50, and a target chamber 60 are provided, respectively.
The module chamber 20 is connected to one end of the main chamber 3 and the other end is connected to the module chamber 20.
The bellows chamber 4, the insulator 51, the deceleration electrode chamber 50, and the target chamber 60 are connected in this order, and the inside of the vacuum processing tank constituted by the chambers 20, 3, 4, 50, and 60 is evacuated. ing. Here, the pressure in the vacuum processing tank during the processing is, for example, 1
The pressure is set to about 0 -5 to 10 -6 Pa. The length of the bellows chamber 4 is adjustable.

【0018】モジュールチャンバー20、主チャンバー
3、ベローズチャンバー4は電気的に接続され、同電位
になるように構成されている。また、減速電極チャンバ
ー50とターゲットチャンバー60も電気的に接続さ
れ、同電位になるように構成されている。一方、ベロー
ズチャンバー4と減速電極チャンバー50との間に設け
られた絶縁碍子51は、主チャンバー3側とターゲット
チャンバー60側とを異なる電圧を印加できるように構
成されている。
The module chamber 20, the main chamber 3, and the bellows chamber 4 are electrically connected so that they have the same potential. Further, the deceleration electrode chamber 50 and the target chamber 60 are also electrically connected to each other so that they have the same potential. On the other hand, the insulator 51 provided between the bellows chamber 4 and the deceleration electrode chamber 50 is configured so that different voltages can be applied to the main chamber 3 side and the target chamber 60 side.

【0019】モジュールチャンバー20の内部には、イ
オン化器21がモジュールチャンバー20に対して電気
的に絶縁した状態で設けられ、そのイオン化器21内に
はフィラメント22が設けられている。イオン化器21
は、流量制御装置23を介して図示しない原料ガス源に
接続されている。この流量制御装置23は、イオン化器
21内にCN薄膜の原料ガスであるメチルアミン(CH
3NH2)等を真空排気した状態で一定量導入できるよう
に構成されている。そして、フィラメント22に通電し
て1000℃程度の温度にし、熱電子を放射させると原
料ガスのプラズマが発生してイオン化する。例えば原料
ガスとしてメチルアミンを用いた場合には、CH3とN
2とが分極した状態になる。
Inside the module chamber 20, an ionizer 21 is provided in a state of being electrically insulated from the module chamber 20, and a filament 22 is provided in the ionizer 21. Ionizer 21
Is connected to a source gas source (not shown) via a flow control device 23. The flow rate control device 23 supplies methylamine (CH), which is a raw material gas for the CN thin film, to the ionizer 21.
3 NH 2 ) and the like can be introduced in a certain amount in an evacuated state. When the filament 22 is energized to a temperature of about 1000 ° C. to emit thermoelectrons, plasma of the source gas is generated and ionized. For example, when methylamine is used as a source gas, CH 3 and N
H 2 is polarized.

【0020】イオン化器21と主チャンバー3との間に
は、加速電極24と加速・減速電極25とが、この順に
設けられている。これらの加速電極24と加速・減速電
極25は、モジュールチャンバー20やイオン化器21
に対して電気的に絶縁した状態で設けられる。また、イ
オン化器21の加速電極24に対向する部分にはイオン
引出口21aが設けられている。さらに、加速電極24
及び加速・減速電極25には、イオン引出口21aと同
軸上に、イオンビーム7を通過させるための通過孔17
a、17bが設けられている。
An acceleration electrode 24 and an acceleration / deceleration electrode 25 are provided between the ionizer 21 and the main chamber 3 in this order. The acceleration electrode 24 and the acceleration / deceleration electrode 25 are connected to the module chamber 20 and the ionizer 21.
Provided in an electrically insulated state. An ion outlet 21a is provided at a portion of the ionizer 21 facing the acceleration electrode 24. Further, the acceleration electrode 24
The accelerating / decelerating electrode 25 has a passage hole 17 for passing the ion beam 7 coaxially with the ion outlet 21a.
a and 17b are provided.

【0021】本実施の形態の場合、イオン化器21には
正電圧が、加速電極24には負電圧が印加され、イオン
化器21内のイオンはイオンビーム7となってイオン引
出口21aから引き出され、加速電極24と加速・減速
電極25の通過孔24a、25aを通過し、主チャンバ
ー3内に射出される。
In the case of the present embodiment, a positive voltage is applied to the ionizer 21 and a negative voltage is applied to the accelerating electrode 24. The ions in the ionizer 21 are extracted as the ion beam 7 from the ion outlet 21a. After passing through the through holes 24 a and 25 a of the acceleration electrode 24 and the acceleration / deceleration electrode 25, it is injected into the main chamber 3.

【0022】イオン化器21から加速電極24によって
引き出されたイオンビーム7は、先ず、イオン化器21
に印加された電圧(例えば100V程度)に対し、フィ
ラメント22への通電電圧が重畳された電位になる(例
えば10V程度)。その後、加速電極24に到達する位
置で、加速電極24の電位(例えば5kV〜20kV程
度)になる。
The ion beam 7 extracted from the ionizer 21 by the acceleration electrode 24 is first
(For example, about 100 V) and a voltage (for example, about 10 V) obtained by superimposing a voltage applied to the filament 22. Then, at the position where the acceleration electrode 24 is reached, the potential of the acceleration electrode 24 becomes equal to (for example, about 5 kV to 20 kV).

【0023】イオンビーム7を減速させるために、加速
・減速電極25の電位は加速電極24よりも高くなるよ
うにされており(加速・減速電極25の電位は2kV程
度)、イオンビーム7の電位は、加速・減速電極25に
到達する位置ではその電位(7kV〜22kV)にな
る。
In order to decelerate the ion beam 7, the potential of the acceleration / deceleration electrode 25 is set higher than that of the acceleration electrode 24 (the potential of the acceleration / deceleration electrode 25 is about 2 kV). Becomes the potential (7 kV to 22 kV) at the position reaching the acceleration / deceleration electrode 25.

【0024】通過孔24a、25aを通過したイオンビ
ーム7が入射する主チャンバー3は、ほぼ直角方向に曲
げられた形状を有し、イオン源室2側から見て、順番
に、イオン分離室30Aと偏向室30Bに区分けされて
いる。イオンビーム7は、先ず、イオン分離手段として
のイオン分離室30A内に入射する。なお、イオンビー
ム7の電位は、この主チャンバー3内、及びその後段の
ベローズチャンバー4内では変化しない。
The main chamber 3 into which the ion beam 7 that has passed through the passage holes 24a and 25a enters has a shape that is bent in a substantially right-angle direction, and when viewed from the ion source chamber 2, the ion separation chamber 30A in order. And a deflection chamber 30B. The ion beam 7 first enters the ion separation chamber 30A as the ion separation means. The potential of the ion beam 7 does not change in the main chamber 3 and in the bellows chamber 4 at the subsequent stage.

【0025】イオン分離室30Aには、電磁石からなる
イオン分離器31が設けられ、入射したイオンビーム7
は、このイオン分離器31が形成する磁界によってロー
レンツ力を受け、電荷と質量の比に応じて軌道が曲げら
れるようになっている。
An ion separator 31 composed of an electromagnet is provided in the ion separation chamber 30A.
Is subjected to Lorentz force by a magnetic field formed by the ion separator 31, and its trajectory is bent according to the ratio of charge to mass.

【0026】イオン分離室30Aは所定の半径で湾曲さ
れ、イオン分離器31が形成する磁界強度を調節して質
量分析を行い、所定のイオン種だけを次段の偏向室30
Bに向けて射出させるように構成されている。
The ion separation chamber 30A is curved at a predetermined radius, performs mass spectrometry by adjusting the magnetic field intensity formed by the ion separator 31, and stores only predetermined ion species in the next stage of the deflection chamber 30.
It is configured to emit light toward B.

【0027】そして、この質量分析が行われる際に、イ
オンビーム7はイオン分離器31によって集束され、コ
リメータ32を通過して偏向室30B内に入射する。
When the mass analysis is performed, the ion beam 7 is focused by the ion separator 31, passes through the collimator 32, and enters the deflection chamber 30B.

【0028】偏向室30Bには、偏向器33が設けられ
ており、偏向室30B内に入射したイオンビーム7は、
偏向器33内に入射する。
A deflector 33 is provided in the deflection chamber 30B, and the ion beam 7 entering the deflection chamber 30B is
The light enters the deflector 33.

【0029】偏向器33は、平板状の第1偏向電極34
と、減速室5に向ってほぼ「く」字形状に形成された第
2偏向電極35とを有している。これらの第1、第2偏
向電極34、35は、イオン分離室30A側の部分が平
行になる一方、次段のベローズチャンバー4側の部分の
間隔が広がるように対向配置されている。
The deflector 33 has a plate-like first deflection electrode 34.
And a second deflecting electrode 35 formed substantially in a “<” shape toward the deceleration chamber 5. These first and second deflecting electrodes 34 and 35 are opposed to each other such that the portion on the side of the ion separation chamber 30A is parallel, while the interval between the portions on the side of the bellows chamber 4 in the next stage is widened.

【0030】第1偏向電極34は、第2偏向電極35に
対して正の電圧が印加され、これにより偏向器33内に
入射した正電荷のイオンビーム7は、第1偏向電極34
に対して反発するとともに第2偏向電極35に引きつけ
られ、その軌道が第2偏向電極35側に曲げられる。他
方、電子とイオンの再結合によって発生し、イオンビー
ム7中に混入した無電荷の中性粒子は、偏向器33内で
曲げられず、入射したイオンビーム7の軸に沿って直進
する。
A positive voltage is applied to the first deflecting electrode 34 with respect to the second deflecting electrode 35, so that the positively charged ion beam 7 entering the deflector 33 is
And is attracted to the second deflecting electrode 35, and its trajectory is bent toward the second deflecting electrode 35. On the other hand, non-charged neutral particles generated by recombination of electrons and ions and mixed in the ion beam 7 are not bent in the deflector 33 but proceed straight along the axis of the incident ion beam 7.

【0031】ベローズチャンバー4の後段の減速室5の
入り口には、中性粒子除去板52が設けられており、そ
の後方には、イオン減速器53とグラウンド電極54と
がこの順で設けられている。
A neutral particle removing plate 52 is provided at the entrance of the deceleration chamber 5 at the subsequent stage of the bellows chamber 4, and an ion decelerator 53 and a ground electrode 54 are provided in this order behind the plate. I have.

【0032】中性粒子除去板52の中央部分にはスリッ
ト52aが設けられ、偏向器33によって軌道が曲げら
れたイオンビーム7は、スリット52aに向かいその付
近で焦点を結ぶ。そして、このような構成により、イオ
ンビーム7はスリット52aを通過する一方、直進する
中性粒子は中性粒子除去板52と衝突し、スリット52
aを通過できない。このように、中性粒子除去板52の
スリット52aにより、イオンビーム7の中から中性粒
子が除去されるようになっている。
A slit 52a is provided at the center of the neutral particle removing plate 52, and the ion beam 7 whose trajectory is bent by the deflector 33 is focused toward the slit 52a in the vicinity thereof. With such a configuration, while the ion beam 7 passes through the slit 52a, the neutral particles that go straight collide with the neutral particle removing plate 52, and
a cannot be passed. As described above, the neutral particles are removed from the ion beam 7 by the slits 52 a of the neutral particle removing plate 52.

【0033】中性粒子除去板52のスリット52aを通
過したイオンビーム7は、後段のイオン減速器53中に
入射する。このイオン減速器53は、円筒形状の電極か
ら構成されており、その中心軸線がイオンビーム7の軸
と一致するように配設されている。
The ion beam 7 having passed through the slit 52a of the neutral particle removing plate 52 enters an ion decelerator 53 at a subsequent stage. The ion reducer 53 is formed of a cylindrical electrode, and is disposed so that the central axis thereof coincides with the axis of the ion beam 7.

【0034】イオン減速器53は、加速・減速電極25
に対して正電圧が印加されており、中性粒子除去板52
からイオン減速器53へ到達するまでにイオンビーム7
中のイオンは減速され、イオン減速器53の電位まで上
昇する。
The ion decelerator 53 includes an acceleration / deceleration electrode 25
Is applied to the neutral particle removing plate 52.
The ion beam 7 before it reaches the ion reducer 53
The ions inside are decelerated and rise to the potential of the ion decelerator 53.

【0035】イオンビーム7はイオン減速器53の前方
で一旦焦点を結んでおり、イオン減速器53に入射する
際には発散しているが、イオンビーム7はイオン減速器
53を通過する際に減速されるとともに集束され、さら
に、後段のグラウンド電極54に向けて射出される。グ
ラウンド電極54は、減速電極チャンバー50と共にグ
ラウンド電位に置かれており、イオン減速器53を通過
したイオンビーム7は電位上昇し、グラウンド電極54
に到達する位置でグラウンド電位になる。
The ion beam 7 is once focused in front of the ion decelerator 53 and diverges when entering the ion decelerator 53, but when the ion beam 7 passes through the ion decelerator 53 The light is decelerated and focused, and then emitted toward the ground electrode 54 at the subsequent stage. The ground electrode 54 is placed at the ground potential together with the deceleration electrode chamber 50, and the ion beam 7 that has passed through the ion decelerator 53 rises in potential, and
At the position where the voltage reaches.

【0036】グラウンド電極54の中央部分には通過孔
54aが設けられており、イオンビーム7は通過孔54
aを通過し、後段の試料室6のターゲットチャンバー6
0内に向けて射出される。
At the center of the ground electrode 54, a through hole 54a is provided, and the ion beam 7 passes through the through hole 54a.
a through the target chamber 6 of the sample chamber 6 at the subsequent stage.
Injected toward 0.

【0037】ターゲットチャンバー60はグラウンド電
位に置かれており、その内部には、ファラデーカップ6
1と、成膜対象物である基板62を保持するための基板
ホルダー63とが設けられている。ここで、基板ホルダ
ー63は、基板62を77K〜1100Kの温度に加熱
できるように構成されている。また、ファラデーカップ
61には、電流計64が接続されている。
The target chamber 60 is set at the ground potential, and has a Faraday cup 6 inside.
1 and a substrate holder 63 for holding a substrate 62 which is a film formation target. Here, the substrate holder 63 is configured to heat the substrate 62 to a temperature of 77K to 1100K. Further, an ammeter 64 is connected to the Faraday cup 61.

【0038】そして、ターゲットチャンバー60内に入
射したイオンビーム7によって、上に配置された基板6
2表面へのイオン照射が行われる。その際、ファラデー
カップ61を通過するイオンビーム7に応じて流れる電
流値を電流計64によって検出することにより、基板6
2へのイオン照射量が測定される。
Then, the ion beam 7 entering the target chamber 60 causes the substrate 6
The two surfaces are irradiated with ions. At this time, the value of the current flowing according to the ion beam 7 passing through the Faraday cup 61 is detected by the ammeter 64 so that the substrate 6
2 is measured.

【0039】以上述べたように本実施の形態によれば、
真空中で原料ガスをイオン化することによって基板62
上において炭素原子と窒素原子を規則正しく結合させる
ことができ、これによりCN薄膜を収率良く形成するこ
とができる。
As described above, according to the present embodiment,
By ionizing the source gas in a vacuum, the substrate 62
Above, carbon atoms and nitrogen atoms can be regularly bonded, and thereby a CN thin film can be formed with a high yield.

【0040】特に、本実施の形態においては、質量分析
によってイオンビーム7を所定のイオン種に分離するよ
うにしたことから、さらに収率良くCN薄膜を形成する
ことができる。
In particular, in the present embodiment, since the ion beam 7 is separated into predetermined ion species by mass spectrometry, a CN thin film can be formed with higher yield.

【0041】なお、本発明は上述の実施の形態に限られ
ることなく、種々の変更を行うことができる。例えば、
上述の実施の形態の場合はCN薄膜の原料ガスとしてメ
チルアミンを用いたが、本発明はこれに限られず、他の
ものを用いることも可能である。ただし、最も取り扱い
の簡単なメチルアミンを用いることが好ましい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made. For example,
In the above-described embodiment, methylamine is used as a raw material gas for the CN thin film. However, the present invention is not limited to this, and another material can be used. However, it is preferable to use methylamine, which is the easiest to handle.

【0042】また、上述の実施の形態においては質量分
析によってイオンビームを所定のイオン種に分離するイ
オン照射装置を用いたが、イオン化した原料ガスを直接
基板に照射するように構成された装置を用いることも可
能である。ただし、上記実施の形態のような装置を用い
れば、より収率良くCN薄膜を形成することができる。
In the above-described embodiment, an ion irradiation apparatus for separating an ion beam into predetermined ion species by mass spectrometry is used. However, an apparatus configured to directly irradiate an ionized source gas to a substrate is used. It is also possible to use. However, when the apparatus as in the above embodiment is used, a CN thin film can be formed with higher yield.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上述べたように本発明の方法及び装置
によれば、CN薄膜を高い収率で形成することができ
る。
As described above, according to the method and apparatus of the present invention, a CN thin film can be formed with a high yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る成膜装置の一実施の形態を示す概
略構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a film forming apparatus according to the present invention.

【図2】従来のCN薄膜を形成するための成膜装置の概
略構成図
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a conventional film forming apparatus for forming a CN thin film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…成膜装置 2…イオン源室(イオン源) 3…主チ
ャンバー 4…ベローズチャンバー 5…減速室 6…
試料室 20…モジュールチャンバー 50…減速電極
チャンバー 60…ターゲットチャンバー 23…流量
制御装置(ガス導入手段) 30A…イオン分離室(イ
オン分離手段) 30B…偏向室 62…基板(成膜対
象物)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Film-forming apparatus 2 ... Ion source room (ion source) 3 ... Main chamber 4 ... Bellows chamber 5 ... Reduction chamber 6 ...
Sample chamber 20 ... Module chamber 50 ... Deceleration electrode chamber 60 ... Target chamber 23 ... Flow control device (gas introduction means) 30A ... Ion separation chamber (ion separation means) 30B ... Deflection chamber 62 ... Substrate (film formation target)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深沢 博之 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 阿川 義昭 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 寺澤 寿浩 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hiroyuki Fukasawa 2500 Hagizono, Chigasaki-shi, Kanagawa Prefecture, Japan Vacuum Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Yoshiaki Agawa 2500 Hagizono, Chigasaki-shi, Kanagawa Japan, Japan Vacuum Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Toshihiro Terasawa 2500 Hagizono, Chigasaki-shi, Kanagawa Japan Vacuum Engineering Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】真空中で所定の原料ガスをイオン化し、当
該原料ガスのイオンを低エネルギーで照射することによ
り成膜対象物上にCN薄膜を形成することを特徴とする
CN薄膜の形成方法。
1. A method of forming a CN thin film, comprising: ionizing a predetermined source gas in a vacuum; and irradiating the ions of the source gas with low energy to form a CN thin film on an object to be formed. .
【請求項2】原料ガスとして、イオン化した際の双極子
モーメントが0.1debye以上となるものを用いる
ことを特徴とする請求項1記載のCN薄膜の形成方法。
2. The method for forming a CN thin film according to claim 1, wherein a source gas having a dipole moment at the time of ionization of 0.1 debye or more is used.
【請求項3】原料ガスとして、メチルアミンを用いるこ
とを特徴とする請求項1記載のCN薄膜の形成方法。
3. The method for forming a CN thin film according to claim 1, wherein methylamine is used as a source gas.
【請求項4】10eV〜10keVのエネルギーで当該
原料ガスのイオンを照射することを特徴とする請求項1
乃至3のいずれか1項記載のCN薄膜の形成方法。
4. The method according to claim 1, wherein the source gas is irradiated with ions at an energy of 10 eV to 10 keV.
4. The method for forming a CN thin film according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】真空処理槽と、 該真空処理槽内に所定量のCN薄膜の原料ガスを導入す
るガス導入手段と、 上記真空処理槽内に導入された上記原料ガスをイオン化
するイオン源と、 該イオン源から引き出されたイオンビームを成膜対象物
に照射する低エネルギーイオン照射手段とを有すること
を特徴とするCN薄膜形成装置。
5. A vacuum processing tank, gas introducing means for introducing a predetermined amount of a CN thin film source gas into the vacuum processing tank, and an ion source for ionizing the source gas introduced into the vacuum processing tank. And a low-energy ion irradiating means for irradiating an ion beam extracted from the ion source to a film formation target.
【請求項6】イオン源から引き出されたイオンビームを
所定のイオン種に分離するイオン分離手段を有すること
を特徴とする請求項5記載のCN薄膜形成装置。
6. The CN thin film forming apparatus according to claim 5, further comprising an ion separating means for separating an ion beam extracted from the ion source into predetermined ion species.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002069621A (en) * 2000-08-25 2002-03-08 Ulvac Japan Ltd Method for forming silicon carbide film

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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