JPH0543786B2 - - Google Patents
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- JPH0543786B2 JPH0543786B2 JP11061387A JP11061387A JPH0543786B2 JP H0543786 B2 JPH0543786 B2 JP H0543786B2 JP 11061387 A JP11061387 A JP 11061387A JP 11061387 A JP11061387 A JP 11061387A JP H0543786 B2 JPH0543786 B2 JP H0543786B2
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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、薄膜形成方法およびその装置に関
するもので、特に、クラスターイオン蒸着法によ
り薄膜を蒸着形成する薄膜形成方法およびその装
置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a thin film forming method and an apparatus thereof, and particularly relates to a thin film forming method and an apparatus thereof for forming a thin film by vapor deposition using a cluster ion deposition method. .
従来から、TiN、Al2O3、SiC等の薄膜が、ス
パツタリング、CVDなどの方法で部品表面に被
膜されている。しかしこのような方法で部品表面
に被膜した薄膜は硬度的に不十分でまた付着力が
弱いという欠点があつた。そこで反応性ガス雰囲
気中でクラスターイオンビーム法により蒸着物質
の蒸気を噴出させて薄膜を形成するＲ−ICB
（reactive−ionized cluster beam）法が行われ
ている。
Conventionally, thin films of TiN, Al 2 O 3 , SiC, etc. have been coated on the surfaces of components by methods such as sputtering and CVD. However, the thin film coated on the surface of parts by this method has disadvantages of insufficient hardness and weak adhesion. Therefore, R-ICB forms a thin film by ejecting the vapor of the vapor deposited material using the cluster ion beam method in a reactive gas atmosphere.
(reactive-ionized cluster beam) method is being used.
第２図は特公昭57−54930号公報に掲載された
Ｒ−ICB装置を示す概念図であり、図において、
真空排気系５は真空槽６を所定の真空度に保持す
る。反応性ガス導入系４は、酸素、窒素、炭化水
素等の反応性ガスが充填されているガスボンベ４
１、反応性ガスを真空槽６に導入するための流量
調整バルブ４２および反応性ガスを導くパイプ４
３で構成されている。蒸気発生源１は、ノズル１
１を有する密閉型のルツボ１２、このルツボ１２
を加熱するフイラメント１３および熱シールド板
１４からなつている。ルツボ１２には蒸着物質１
５が充填されており、この蒸着物質１５の蒸気を
ルツボ１２のノズル１１から噴出させてクラスタ
ー（塊状原子集団）１６が形成される。イオン化
手段２はクラスター１６をイオン化するもので、
電子ビーム放出フイラメント２１、このフイラメ
ント２１から電子を引き出し加速する電子引き出
し電極２２と熱シールド板２３で構成されてい
る。加速電極３はイオン化されたクラスター１６
を電界が加速し、運動エネルギーを付与する。７
はその表面に薄膜が形成される基板である。電源
装置８には、バイアス用の直流電源８１，８２，
８３とフイラメント加熱用の電源８４，８５が収
納されている。 Figure 2 is a conceptual diagram showing the R-ICB device published in Japanese Patent Publication No. 57-54930.
The vacuum exhaust system 5 maintains the vacuum chamber 6 at a predetermined degree of vacuum. The reactive gas introduction system 4 includes a gas cylinder 4 filled with reactive gas such as oxygen, nitrogen, and hydrocarbons.
1. Flow rate adjustment valve 42 for introducing reactive gas into vacuum chamber 6 and pipe 4 for guiding reactive gas
It consists of 3. Steam generation source 1 is nozzle 1
1, a closed crucible 12 having a
It consists of a filament 13 for heating and a heat shield plate 14. The crucible 12 has a vapor deposited substance 1
5 is filled, and the vapor of this vapor deposition substance 15 is ejected from the nozzle 11 of the crucible 12 to form a cluster (a mass of atoms) 16. The ionization means 2 ionizes the cluster 16,
It consists of an electron beam emitting filament 21, an electron extraction electrode 22 that extracts and accelerates electrons from the filament 21, and a heat shield plate 23. The accelerating electrode 3 is an ionized cluster 16
The electric field accelerates and imparts kinetic energy. 7
is a substrate on which a thin film is formed. The power supply device 8 includes bias DC power supplies 81, 82,
83 and power supplies 84 and 85 for heating the filament are housed.
まず、電源装置８内の各バイアス電源の機能は
次のとおりである。第１の直流電源８１はフイラ
メント加熱用の電源８４で加熱されたルツボ加熱
用フイラメント１３から放出された熱電子がルツ
ボ１２に衝突するようにフイラメント１３に対し
てルツボ１２の電位を正にバイアスする。第２の
直流電源８２は電子引き出し電極２２に対してフ
イラメント加熱用電源８５で加熱されたイオン化
フイラメント２１を負の電位にバイアスし、イオ
ン化フイラメント２１から放出された熱電子を電
子引き出し電極２２内部に引き出す。また、第３
の直流電源８３はアース電位である加速電極３に
対して電子引き出し電極２２およびルツボ１２を
正電位にバイアスし、この間に形成された電界レ
ンズによつて、正電荷のクラスターイオンを加速
制御する。 First, the functions of each bias power supply in the power supply device 8 are as follows. The first DC power supply 81 positively biases the potential of the crucible 12 with respect to the filament 13 so that thermionic electrons emitted from the crucible heating filament 13 heated by the filament heating power supply 84 collide with the crucible 12. . The second DC power supply 82 biases the ionization filament 21 heated by the filament heating power supply 85 to a negative potential with respect to the electron extraction electrode 22, and directs the thermoelectrons emitted from the ionization filament 21 into the electron extraction electrode 22. Pull out. Also, the third
The DC power supply 83 biases the electron extraction electrode 22 and the crucible 12 to a positive potential with respect to the accelerating electrode 3 which is at the ground potential, and controls the acceleration of positively charged cluster ions by the electric field lens formed between them.
次に動作について説明する。真空排気系５によ
つて真空槽６内が１×10-6Torr程度の真空度に
なるまで排気した後、流量調整バルブ４２を開
き、反応性ガスをガス導入管４３より真空槽６内
に導入する。 Next, the operation will be explained. After the vacuum chamber 6 is evacuated to a degree of vacuum of approximately 1×10 -6 Torr by the vacuum exhaust system 5, the flow rate adjustment valve 42 is opened, and the reactive gas is introduced into the vacuum chamber 6 through the gas introduction pipe 43. Introduce.
次いで、ルツボ１２内の蒸気圧が数Torrにな
る温度までルツボ加熱用フイラメント１３から直
流電源８１で印加される電界によつて放出される
電子をルツボ１２に衝突させて加熱すると、蒸着
物質１５は蒸発してノズル１１から真空中に噴射
する。この噴射する蒸気はノズル１１を通過する
際、断熱膨張により加速冷却されて凝縮し、クラ
スター１６と呼ばれる塊状原子集団が形成され
る。このクラスター１６は次いでイオン化用フイ
ラメント２１から放出される電子によつて一部イ
オン化され、クラスターイオンとなり、さらに加
速電極３で形成される電界による加速をうけてイ
オン化されていない中性クラスターとともに基板
７に衝突する。一方基板７付近には反応性ガスが
存在し、基板７付近で蒸着物質の蒸気と反応性ガ
スとの反応が進行して化合物が基板７に蒸着され
る。 Next, when the crucible 12 is heated by bombarding the crucible 12 with electrons emitted from the crucible heating filament 13 by the electric field applied by the DC power supply 81 to a temperature where the vapor pressure inside the crucible 12 becomes several Torr, the vapor deposition material 15 becomes It evaporates and is injected into the vacuum from the nozzle 11. When this injected steam passes through the nozzle 11, it is acceleratedly cooled by adiabatic expansion and condensed, forming a lumpy atomic group called a cluster 16. This cluster 16 is then partially ionized by electrons emitted from the ionization filament 21 to become cluster ions, and is further accelerated by the electric field formed by the accelerating electrode 3 to form a substrate 7 along with unionized neutral clusters. collide with On the other hand, a reactive gas exists near the substrate 7 , and a reaction between the vapor of the vapor deposition material and the reactive gas progresses near the substrate 7 , and a compound is vapor-deposited onto the substrate 7 .
以上のような従来の薄膜形成方法および装置で
は、真空槽６内の反応性ガスは分子状態であり活
性度が低く、一部イオン源付近で形成される励
起、解離され活性化された元素もその寿命が短い
ものは、基板付近では活性度の低い状態にもどる
ため、得られる薄膜の反応度が低く、反応性ガス
の大部分は排気され薄膜形成にあずかる反応性ガ
スは非常に少ないという問題点があつた。
In the conventional thin film forming method and apparatus as described above, the reactive gas in the vacuum chamber 6 is in a molecular state and has low activity, and some of the excited, dissociated and activated elements formed near the ion source also Those with short lifetimes return to a state of low activity near the substrate, resulting in a low reactivity of the resulting thin film, and most of the reactive gas is exhausted, leaving very little reactive gas to participate in thin film formation. The dot was hot.
この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、基板の表面に能率よく安定し
て質のよい薄膜を蒸着することができる薄膜形成
方法および装置を得ることを目的とする。 This invention was made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a thin film forming method and apparatus that can efficiently and stably deposit a high-quality thin film on the surface of a substrate. .
この発明に係る薄膜形成方法は、酸素、窒素、
炭化水素、水素などの反応性ガスと、この反応性
ガスとの混合ガスまたは化合物元素などを含むガ
スを励起、解離もしくはイオン化した領域を特に
基板近傍で形成し、クラスターイオンビーム法に
より、蒸着物質の蒸気を噴出させて、前記化合物
元素などによつてタングリングボンドのない薄膜
を基板上に形成する。
The thin film forming method according to the present invention includes oxygen, nitrogen,
A region in which reactive gases such as hydrocarbons and hydrogen, mixed gases with these reactive gases, or gases containing compound elements, etc., is excited, dissociated, or ionized is formed particularly near the substrate, and the cluster ion beam method is used to form a region in which the deposited material is A thin film free of tangling bonds is formed on the substrate by ejecting vapor of the compound element or the like.
この発明の別の発明に係る化合物薄膜形成装置
は、真空槽内において基板表面に射突する蒸気も
しくはクラスターを発生する蒸気発生源と、基板
表面に向けて反応性ガスを噴射するガス噴射ノズ
ルと、この噴射したガスの通路に相当する部分に
設けられた電子ビーム引出し電極と、電子ビーム
放出手段により特に基板近傍で反応性ガスを励
起、解離もしくはイオン化し、これを上記蒸気も
しくはクラスターと反応または結合させて薄膜物
質を形成するとともに、基板へのイオンの衝突運
動エネルギーを制御する加速電極が設けられてい
る。 A compound thin film forming apparatus according to another aspect of the present invention includes a vapor generation source that generates vapor or clusters that impinge on a substrate surface in a vacuum chamber, and a gas injection nozzle that injects a reactive gas toward the substrate surface. The reactive gas is excited, dissociated or ionized especially in the vicinity of the substrate by an electron beam extracting electrode provided in a portion corresponding to the path of the injected gas and an electron beam emitting means, and reacts or ionizes the reactive gas with the vapor or cluster. Accelerating electrodes are provided that combine to form a thin film material and control the impact kinetic energy of the ions on the substrate.
この発明においては、基板表面に蒸着すべき物
質を組成する蒸気およびクラスターと上記物質を
組成する元素を有する反応性ガスは、特に基板近
傍で励起もしくは解離された極めて活性度の高い
状態で存在し、化学反応や結合反応が効率よく行
われる。
In this invention, the vapor and clusters that make up the substance to be deposited on the substrate surface, and the reactive gas containing the elements that make up the substance, exist in an extremely highly active state that is excited or dissociated, especially in the vicinity of the substrate. , chemical reactions and bonding reactions are carried out efficiently.
また、この発明の別の発明では、加速電極によ
りイオンの運動エネルギーを制御できるので、高
性能の薄膜が形成できる。 Further, in another aspect of the present invention, since the kinetic energy of ions can be controlled by the accelerating electrode, a high-performance thin film can be formed.
以下、この発明およびこの発明の別の発明の一
実施例を第１図を参照し、化合物薄膜の形成を例
として説明する。第１図はこの発明の別の発明に
従つて構成した化合物薄膜形成装置の一実施例で
あり、Ｒ−ICB装置、その他第２図に示した従来
装置と同様な部分には同一の符号を付して説明は
省略する。
Hereinafter, one embodiment of this invention and another invention of this invention will be described with reference to FIG. 1, taking the formation of a compound thin film as an example. FIG. 1 shows an embodiment of a compound thin film forming apparatus constructed according to another invention of the present invention, and the R-ICB apparatus and other parts similar to those of the conventional apparatus shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. The explanation will be omitted.
ガス導入系４にはガス噴射ノズル４４が設けら
れている。９はガスイオン源であり、ガスの通路
に相当する部分に設けられた電子ビーム放出手段
９２、この電子ビームを引出す電子ビーム引出し
電極９１、ガスイオンを加速する第２の加速電極
９３、電界シールト板９５、ガスイオン源９全体
をシールドする内部槽９４からなつている。ガス
イオン源９の電源装置１０は、電子ビーム放出手
段９２であるフイラメントを加熱する電源１０
１、電子ビーム引出し電極９１をフイラメント９
２および電界シールド板９５に対して正の電位に
バイアスする直流電源１０２、加速電極９３に電
圧を印加する直流電源１０３で構成されている。 The gas introduction system 4 is provided with a gas injection nozzle 44 . Reference numeral 9 denotes a gas ion source, which includes an electron beam emitting means 92 provided in a portion corresponding to the gas passage, an electron beam extracting electrode 91 for extracting the electron beam, a second accelerating electrode 93 for accelerating the gas ions, and an electric field shield. It consists of a plate 95 and an internal tank 94 that shields the entire gas ion source 9. A power supply 10 of the gas ion source 9 is a power supply 10 for heating a filament, which is an electron beam emitting means 92.
1. Connect the electron beam extraction electrode 91 to the filament 9
2 and the electric field shield plate 95 to a positive potential, and a DC power source 103 that applies a voltage to the accelerating electrode 93.
以上の構成により、真空排気系５によつて高真
空中に保たれた真空槽６内に、ガスボンベ４１と
真空槽６との間に設けられている流量調整バルブ
４２を調整することにより流量が調整された反応
性ガスをガス噴射ノズル４４より導入し、真空槽
６内のガス圧を10-4〜10-3Torr程度になるよう
に調整する。このとき内部槽９４内のガス圧はさ
らに高く保たれる。一方、電界シールド板９４内
に設けられた加熱電源１０１により電子ビーム放
出手段である2000℃程度に加熱されたフイラメン
ト９２から、ガス分射ノズル４４の下流に配設さ
れている電子ビーム引出し電極９１に電子ビーム
が放出されるように直流電源１０２によつてバイ
アス電圧を印加し、１〜5A程度の電子を放出さ
せ反応性ガスを励起、解離もしくはイオン化して
非常に活性化された状態となる。 With the above configuration, the flow rate can be adjusted by adjusting the flow rate adjustment valve 42 provided between the gas cylinder 41 and the vacuum chamber 6 in the vacuum chamber 6 maintained in a high vacuum by the vacuum evacuation system 5. The adjusted reactive gas is introduced through the gas injection nozzle 44, and the gas pressure within the vacuum chamber 6 is adjusted to approximately 10 -4 to 10 -3 Torr. At this time, the gas pressure within the internal tank 94 is maintained even higher. On the other hand, an electron beam extracting electrode 91 disposed downstream of the gas splitting nozzle 44 is connected to a filament 92 which is an electron beam emitting means and heated to about 2000° C. by a heating power source 101 provided in the electric field shield plate 94. A bias voltage is applied by the DC power supply 102 so that an electron beam is emitted, and electrons of about 1 to 5 A are emitted, which excites, dissociates, or ionizes the reactive gas, resulting in a highly activated state. .
次いでルツボ１２内の蒸気圧が数Torrになる
温度までルツボ加熱用フイラメント１３によつて
加熱すると、蒸着物質１５は蒸発し、ノズル１１
から噴射する。この噴射する蒸気もしくはクラス
ター１６は次いでイオン化用フイラメント２１か
ら放出される電子によつて一部イオン化され、第
１の加速電極３で形成される電界により加速をう
けてイオン化されていない蒸気もしくはクラスタ
ーと共に基板７に衝突する。 Next, when the crucible 12 is heated by the crucible heating filament 13 to a temperature where the vapor pressure in the crucible 12 becomes several Torr, the vapor deposition substance 15 evaporates and the nozzle 11
Inject from. The injected vapor or clusters 16 are then partially ionized by the electrons emitted from the ionizing filament 21, and are accelerated by the electric field formed by the first accelerating electrode 3 together with the non-ionized vapor or clusters. It collides with the substrate 7.
一方、基板７および基板７付近には励起、解離
もしくはイオン化された反応性ガスが存在し、蒸
着物質１５の蒸気もしくはクラスターと衝突して
反応が進行し化合物薄膜が基板７に蒸着される。
他方、第１、第２の加速電極３および９３に直流
電源８３および１０３によつて０〜数kV程度の
電圧を印加すると、上述のイオンは加速されて基
板７に到達するため、このときの加速電圧を独立
に変えることによつて、基板７に入射する反応性
ガスイオンと蒸気もしくはクラスターの運動エネ
ルギーを独立に制御することが可能であり、これ
により基板７上に形成される化合物薄膜の結晶
性、電気的特性や付着力などの薄膜をコントロー
ルすることができる。 On the other hand, an excited, dissociated, or ionized reactive gas exists on and near the substrate 7 and collides with the vapor or clusters of the vapor deposition substance 15 to cause a reaction, and a compound thin film is vapor deposited on the substrate 7 .
On the other hand, when a voltage of about 0 to several kV is applied to the first and second accelerating electrodes 3 and 93 by the DC power supplies 83 and 103, the above-mentioned ions are accelerated and reach the substrate 7. By independently changing the accelerating voltage, it is possible to independently control the kinetic energy of the reactive gas ions and vapor or clusters that are incident on the substrate 7, and thereby the compound thin film formed on the substrate 7 can be controlled independently. It is possible to control the crystallinity, electrical properties, and adhesion of thin films.
また、このガスイオン源９から放出される加速
されたイオンもしくは電子ビームの量は加速電圧
によつて制御でき、たとえば０〜0.2kVでは
10-6A／mm2程度の電子ビームが基板７に照射さ
れ、0.2〜0.6kVでは10-6〜10-5A／mm2程度のイオ
ンビームが基板７に照射される。この基板７に射
突するイオンもしくは電子ビームは、基板付近に
存在する反応性ガスを励起、解離もしくはイオン
化するため、基板７に入射してくるクラスタービ
ームとの反応が促進されて効率よくダングリング
ボンドの少ない化合物薄膜が形成される。 Further, the amount of accelerated ions or electron beams emitted from this gas ion source 9 can be controlled by the acceleration voltage, for example, at 0 to 0.2 kV.
The substrate 7 is irradiated with an electron beam of about 10 -6 A/mm 2 , and at 0.2 to 0.6 kV, an ion beam of about 10 -6 to 10 -5 A/mm 2 is irradiated to the substrate 7 . The ion or electron beam striking the substrate 7 excites, dissociates, or ionizes the reactive gas present near the substrate, so that the reaction with the cluster beam incident on the substrate 7 is promoted, resulting in efficient dangling. A thin compound film with fewer bonds is formed.
なお、他の実施例として、反応性ガスおよび反
応性ガスが混合された混合ガスおよび一定の元素
を含むガスの反応性ガスのいずれかを励起、解離
およびイオン化した領域を基板の近傍で形成し、
反応性ガスのイオンに電界を印加して運動エネル
ギーを付与して基板に照射し、基板の物理的クリ
ーニングをした後、クラスターイオンビーム法に
より蒸着物質の蒸気を噴出させて基板に薄膜を形
成する。 In addition, as another example, a region is formed in the vicinity of the substrate in which either a reactive gas, a mixed gas of reactive gases, or a reactive gas containing a certain element is excited, dissociated, and ionized. ,
An electric field is applied to reactive gas ions to give them kinetic energy and the ions are irradiated onto the substrate to physically clean the substrate, and then the cluster ion beam method is used to blow out the vapor of the deposition material to form a thin film on the substrate. .
これにより、さらに高品質の薄膜を形成するこ
とができる。 Thereby, a thin film of even higher quality can be formed.
また、上記実施例において、クラスターを形成
するノズル１１としては、少なくとも口径２mm程
度のものを１個以上設ける。 Further, in the above embodiment, one or more nozzles 11 forming a cluster are provided with a diameter of at least about 2 mm.
次に、具体例として窒化チタン薄膜を形成する
には、窒素ガス、窒素ガスが混合された混合ガス
および窒素元素を含むガスの反応性ガスのいずれ
かを励起、解離およびイオン化した領域を基板の
近傍で形成し、クラスターイオンビーム法によ
り、チタンの蒸気を噴出させて、反応性ガスとの
化学反応により窒化チタン薄膜を形成する。この
場合、チタンの蒸着速度は100Åmin以上とする
ことが望ましい。また、基板７付近でのチタン蒸
気と窒素ガスとの反応は、Ti＋1/2N2→TiNおよ
び2Ti＋N2→2Ti2Nのようになり、基板に形成さ
れる窒化チタン薄膜の結晶性は、TiN、TiNと
Ti2Nとの混晶もしくはTi2Nとなる。 Next, as a specific example, to form a titanium nitride thin film, a region in which nitrogen gas, a mixed gas containing nitrogen gas, or a reactive gas containing nitrogen element is excited, dissociated, and ionized is placed on the substrate. A titanium nitride thin film is formed by a chemical reaction with a reactive gas by ejecting titanium vapor using a cluster ion beam method. In this case, it is desirable that the titanium deposition rate be 100 Å min or more. In addition, the reaction between titanium vapor and nitrogen gas near the substrate 7 is as follows: Ti+1/2N 2 →TiN and 2Ti+N 2 →2Ti 2 N, and the crystallinity of the titanium nitride thin film formed on the substrate is TiN, TiN and
It becomes a mixed crystal with Ti 2 N or Ti 2 N.
さらに、ルツボ材料としては、カーボンもしく
はタングステンが適している。 Furthermore, carbon or tungsten is suitable as the crucible material.
さらに次の具体例としてアモルフアスシリコン
（ａ−Si＋Ｈ）薄膜を形成するには、水素ガスを
励起、解離およびイオン化した領域を基板の近傍
で形成し、クラスターイオンビーム法によりシリ
コンの蒸気を噴出させて、水素ガスが薄膜中に混
入したアモルフアスシリコン（ａ−Si：Ｈ）薄膜
を基板に形成する。 Furthermore, in order to form an amorphous silicon (a-Si+H) thin film as the next specific example, a region in which hydrogen gas is excited, dissociated, and ionized is formed near the substrate, and silicon vapor is ejected using a cluster ion beam method. Then, an amorphous silicon (a-Si:H) thin film in which hydrogen gas is mixed is formed on the substrate.
この場合、ルツボ材料としては、タンタルもし
くはタングステンが適しており、シリコンクラス
ターイオンを電界加速する運動エネルギーを
0.5KeV以上とする。 In this case, tantalum or tungsten is suitable as the crucible material, and the kinetic energy that accelerates silicon cluster ions in an electric field is
Must be 0.5KeV or more.
以上のように、この発明によれば、ガス噴射ノ
ズルから噴射したガスに電子ビームを照射して反
応性ガスを励起、解離もしくはイオン化した領域
で、クラスターイオンビーム法により、蒸気を噴
射させて薄膜を形成するようにしたので、ダング
リングボンドが少ない高品質の薄膜が効率よく成
膜できる効果がある。
As described above, according to the present invention, vapor is injected using the cluster ion beam method in a region where the gas injected from the gas injection nozzle is irradiated with an electron beam to excite, dissociate, or ionize the reactive gas, thereby forming a thin film. This has the effect of efficiently forming a high-quality thin film with fewer dangling bonds.
また、この発明の別の発明によれば、加速電極
の電圧を変えることによつて、高い蒸着速度で化
合物の結晶性などの膜質を制御できるという効果
がある。 According to another aspect of the present invention, by changing the voltage of the accelerating electrode, film quality such as crystallinity of the compound can be controlled at a high deposition rate.
第１図はこの発明の別の発明の一実施例の正断
面図、第２図は従来の化合物薄膜形成装置の正断
面図である。
１……蒸気発生源、２……イオン化手段、３…
…第１の加速電極、６……真空槽、７……基板、
４４……ガス噴射ノズル、９１……電子ビーム引
出し電極、９２……電子ビーム放出手段、９３…
…第２の加速電極、９４……内部槽。なお、各図
中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a front sectional view of another embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front sectional view of a conventional compound thin film forming apparatus. 1... Steam generation source, 2... Ionization means, 3...
...first accelerating electrode, 6...vacuum chamber, 7...substrate,
44... Gas injection nozzle, 91... Electron beam extraction electrode, 92... Electron beam emitting means, 93...
...Second accelerating electrode, 94...Inner tank. In each figure, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
び一定の元素のいずれかを含むガスを励起、解離
およびイオン化のいずれかを行つた領域を特に基
板の近傍で形成し、クラスターイオンビーム法に
より、蒸着物質の蒸気を噴出させて、前記元素と
の化学反応および結合反応のいずれかにより薄膜
を前記基板に形成する薄膜形成方法。 ２ 反応性ガスおよび反応性ガスが混合された混
合ガスおよび一定の元素を含むガスの反応性ガス
のいずれかを励起、解離およびイオン化した領域
を基板の近傍で形成し、前記反応性ガスのイオン
に電界を印加することで運動エネルギーを付与し
て前記基板に照射し、前記基板の物理的クリーニ
ングをした後、クラスターイオンビーム法により
蒸着物質の蒸気を噴出させて前記基板に薄膜を形
成する薄膜形成方法。 ３ 窒素ガス、窒素ガスが混合された混合ガスお
よび窒素元素を含むガスの反応性ガスのいずれか
を励起、解離およびイオン化した領域を基板の近
傍で形成し、クラスターイオンビーム法により、
チタンの蒸気を噴出させる特許請求の範囲第２項
記載の薄膜形成方法。 ４ チタンの蒸着速度が100Å／min以上である
特許請求の範囲第３項記載の薄膜形成方法。 ５ 基板に形成する窒化チタン薄膜の結晶性は
TiN、TiNとTi2Nの混晶もしくはTi2Nとする特
許請求の範囲第３項記載の薄膜形成方法。 ６ 水素ガスを励起、解離およびイオン化した領
域を基板の近傍で形成し、クラスターイオンビー
ム法によりシリコンの蒸気を噴出させて、前記水
素ガスが薄膜中に混入したアモルフアスシリコン
薄膜を前記基板に形成する特許請求の範囲第２項
記載の薄膜形成方法。 ７ シリコンクラスターイオンを電界加速する運
動エネルギーを0.5keV以上とする特許請求の範
囲第６項記載の薄膜形成方法。 ８ 所定の真空度に保持された真空槽と、この真
空槽内に設けられる基板に向けて蒸着物質の蒸気
を噴出し前記蒸着物質のクラスターを発生させる
蒸気発生源と、前記クラスターをイオン化するイ
オン化手段と、イオン化された前記蒸着物質のク
ラスターイオンを加速制御しイオン化されていな
い前記蒸着物質の中性の蒸気および前記クラスタ
ーのいずれかと共に前記基板に衝突させる第１の
加速電極と、前記真空槽内に設けられた内部槽
と、この内部槽の内側に設けられたガス噴射ノズ
ルと、このガス噴射ノズルから噴出した一定の元
素を含む反応性ガスの通路に相当する部位に配設
された電子ビーム引出し電極および電子ビーム放
出手段と、前記反応性ガスの噴射方向に当たる前
記内部槽の壁面に形成した切欠部に設けられた第
２の加速電極とを備えてなる薄膜形成装置。[Claims] 1. A region in which a reactive gas, a mixed gas of the reactive gas, and a gas containing any one of certain elements are excited, dissociated, and ionized are formed particularly in the vicinity of the substrate. . A method for forming a thin film, in which vapor of a vapor deposition material is ejected using a cluster ion beam method, and a thin film is formed on the substrate through either a chemical reaction or a bonding reaction with the element. 2. Forming a region in the vicinity of the substrate in which either a reactive gas, a mixed gas of reactive gases, or a reactive gas containing a certain element is excited, dissociated, and ionized, and ions of the reactive gas are excited, dissociated, and ionized. A thin film is formed by applying kinetic energy to the substrate by applying an electric field to irradiate the substrate, physically cleaning the substrate, and then ejecting vapor of a deposition material using a cluster ion beam method to form a thin film on the substrate. Formation method. 3. A region in which nitrogen gas, a mixed gas of nitrogen gas, or a reactive gas containing nitrogen element is excited, dissociated, and ionized is formed near the substrate, and a cluster ion beam method is used to form a region in the vicinity of the substrate.
The thin film forming method according to claim 2, wherein titanium vapor is spouted. 4. The thin film forming method according to claim 3, wherein the titanium deposition rate is 100 Å/min or more. 5 The crystallinity of the titanium nitride thin film formed on the substrate is
The thin film forming method according to claim 3, wherein TiN, a mixed crystal of TiN and Ti 2 N, or Ti 2 N is used. 6. A region in which hydrogen gas is excited, dissociated, and ionized is formed in the vicinity of the substrate, and silicon vapor is jetted out using a cluster ion beam method to form an amorphous silicon thin film on the substrate in which the hydrogen gas is mixed into the thin film. A thin film forming method according to claim 2. 7. The thin film forming method according to claim 6, wherein the kinetic energy of electric field acceleration of silicon cluster ions is 0.5 keV or more. 8 A vacuum chamber maintained at a predetermined degree of vacuum, a steam generation source that spews vapor of a vapor deposition material toward a substrate provided in the vacuum chamber to generate clusters of the vapor deposition material, and an ionization device that ionizes the clusters. means, a first accelerating electrode that accelerates and controls cluster ions of the ionized vapor deposition material to collide with the substrate together with neutral vapor of the non-ionized vapor deposition material and any of the clusters; and the vacuum chamber. An internal tank provided within the tank, a gas injection nozzle provided inside this internal tank, and an electron disposed in a portion corresponding to a path for a reactive gas containing a certain element ejected from this gas injection nozzle. A thin film forming apparatus comprising a beam extracting electrode, an electron beam emitting means, and a second accelerating electrode provided in a notch formed in a wall surface of the internal tank in the direction in which the reactive gas is ejected.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019870011455A KR900008155B1 (en) | 1986-10-29 | 1987-10-15 | Thin film formation method and apparatus |
| CN87107161A CN1019513B (en) | 1986-10-29 | 1987-10-21 | Compound thin film forming device |
| CA000550340A CA1308689C (en) | 1986-10-29 | 1987-10-27 | Method and apparatus for forming a thin film |
| US07/113,165 US4805555A (en) | 1986-10-29 | 1987-10-27 | Apparatus for forming a thin film |
| EP87309497A EP0266178B1 (en) | 1986-10-29 | 1987-10-27 | Method and apparatus for forming a thin film |
| DE3789753T DE3789753T2 (en) | 1986-10-29 | 1987-10-27 | Method and arrangement for producing a thin layer. |
| US07/238,114 US4959242A (en) | 1986-10-29 | 1988-08-30 | Method for forming a thin film |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25584886 | 1986-10-29 | ||
| JP61-255848 | 1986-10-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63235468A JPS63235468A (en) | 1988-09-30 |
| JPH0543786B2 true JPH0543786B2 (en) | 1993-07-02 |
Family
ID=17284431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62110613A Granted JPS63235468A (en) | 1986-10-29 | 1987-05-08 | Method and device for forming thin film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63235468A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5582879A (en) * | 1993-11-08 | 1996-12-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Cluster beam deposition method for manufacturing thin film |
-
1987
- 1987-05-08 JP JP62110613A patent/JPS63235468A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63235468A (en) | 1988-09-30 |
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