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JP4003851B2 - 薄膜作成装置およびそのプラズマ源 - Google Patents

薄膜作成装置およびそのプラズマ源 Download PDF

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JP4003851B2
JP4003851B2 JP06169498A JP6169498A JP4003851B2 JP 4003851 B2 JP4003851 B2 JP 4003851B2 JP 06169498 A JP06169498 A JP 06169498A JP 6169498 A JP6169498 A JP 6169498A JP 4003851 B2 JP4003851 B2 JP 4003851B2
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plasma source
plasma
thin film
vacuum chamber
forming apparatus
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三郎 清水
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Ulvac Inc
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化物膜や窒化物膜等の薄膜を作成する薄膜作成装置および該装置に適用されるプラズマ源に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、真空排気された真空室に、固体の金属からなる成膜物質を加熱して該真空室内へ蒸発させる蒸発源と、蒸発した該成膜物質に反応する酸素や窒素の反応ガスを高周波などで励起することによりプラズマ化して該真空室内へ噴出するプラズマ源と、該反応ガスに反応した成膜物質の薄膜が形成される基板とを設けた薄膜作成装置が知られている。この装置では、該基板に向けて成膜物質の蒸気を供給し、該基板上で反応ガスのプラズマと反応させることにより酸化物等の薄膜が形成される。
【0003】
このプラズマ源の1例は図1に示す如くであり、金属製のシールド板aで囲った絶縁体からなるルツボbの下部に酸素や窒素ガスの反応ガスを導入するガス導入口cを設け、該ルツボbの周囲に設けた高周波コイルdで該ルツボb内の反応ガスを励起してプラズマ化し、そのプラズマをルツボ蓋eに形成した噴出口fから真空室内の基板に向けて噴出する。該噴出口fの口径は0.5〜2.5mm程度の小さなもので、真空室内が高品質の薄膜を作成するために10-6Torr以上の高真空に保ったまま該ルツボb内の圧力を放電に必要な10-2〜10-3Torrの低真空に維持できるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のプラズマ源では、噴出口fはルツボ蓋eに設けられており、プラズマ源を薄膜作成装置に一旦取り付けてしまうと噴出口fの口径すなわち開口面積を変更することができなかった。プラズマ源では、プラズマ放電開始時に通常の放電時よりもルツボ内の圧力を10-1〜10-2Torr程度に高くする必要があり、これに伴って真空室内の圧力が10-3〜10-4Torrにまで高まってしまい、高真空中で清浄であった基板が再び汚染されて高品質薄膜の作成を行えなくなる不都合があった。また、該噴出口fの口径が一定であるため、ルツボb内の圧力と真空室内の圧力が一義的に決まってしまい、例えばプラズマの状態すなわちルツボb内の圧力を一定に維持したまま真空室内の圧力を制御するというような、真空室内の圧力パラメータを大きく変えての薄膜作成は不可能であった。真空室内の圧力をルツボ内の圧力から独立して調整するには、真空室内を大気に曝し、プラズマ源のルツボ蓋eをルツボbから取り外して噴出口fの面積が異なるものに交換しなければならず、交換作業が煩わしく装置の運転効率が悪くなる欠点があった。
【0005】
本発明は、薄膜作成装置の真空室内を大気に曝すことなくその内部をプラズマ源の圧力から独立して簡単に制御できるプラズマ源を提供することを目的とするものである。
【0006】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、薄膜を作成する装置のプラズマ源のプラズマ噴出口にその開口面積を調節する調節手段を設けたので、真空室内を大気に曝すことなくプラズマ噴出口の面積を変更でき、該プラズマ源を放電開始のために低真空としても真空室内を高真空に維持できて該真空室内の基板が汚染されることがなくなり、開口面積は比較的簡単に調整できる等の効果があり、請求項2の構成とすることにより簡単安価にその調節手段を製作できる効果がある。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づき説明すると、図2に於いて符号1は真空ポンプに連なる真空排気口2を有する真空室、3は該真空室1内に設けた基板ホルダーを示し、該基板ホルダー3に板面を下方に向けて着脱自在に保持した基板4に成膜物質の蒸気及び反応ガスのプラズマが到達するように蒸発源5とプラズマ源6とを該真空室1に取り付けした。該蒸発源5はその内部に加熱される容器を備えた公知のもので、該容器に収容した固体の金属を加熱することにより発生する蒸気を該基板4に向けて蒸発させ、該基板4の板面に蒸着させて薄膜が形成される。この蒸着の際に該プラズマ源6から酸素や窒素などの反応性ガスのプラズマを該基板4に向けて噴出させると、基板4に蒸着した薄膜が酸化や窒化反応し、酸化物膜や窒化物膜となる。
【0008】
該プラズマ源6は、例えば図3に見られるように、下部に酸素や窒素ガスの反応ガスを導入するガス導入口8を設け、その上部をルツボ蓋10で閉鎖した絶縁体製のルツボ7の周囲に高周波コイル9を設けて構成され、該ルツボ7の内部の反応ガスが高周波コイル9により励起されてプラズマ化し、該ルツボ蓋10に形成したプラズマ噴出口11から該基板4に向けて噴出するもので、この構成は従来のものと略同様であるが、前記したように該プラズマ源6の圧力を放電開始時に上げることにより基板4が汚染される不都合を解消するため、該プラズマ源6の該噴出口11にその開口面積を調節する調節手段12を設けるようにした。
【0009】
該調節手段12は、例えば図4に示したように、3個の面積の異なる開口13を形成したシャッター12aをルツボ蓋10の前面に沿って作動軸14により移動自在に構成され、該作動軸14を真空室1の外部から直接或いは間接的に旋回することにより該噴出口11の開口面積が各開口13の面積に制御される。この場合、各開口13は該噴出口11よりも小さい面積に形成される。尚、該シャッター12aを開口のない板で構成し、該作動軸14を旋回したとき該板の側縁で噴出口11を次第に塞ぐ可変絞りの構成としても良い。
【0010】
該噴出口11の口径が2mmの場合、該シャッター12aに直径1mm、0.5mm、0.2mmの丸穴が形成され、該真空室1内が10-6Torr台の高真空であっても該噴出口よりも面積の小さい0.5mmの開口13で該噴出口11を塞いでおくことにより、放電開始のときに該ルツボ7内を10-2〜10-3Torrの低真空としても該真空室内の高真空が維持され、基板4を汚染することなくこれに化合物薄膜を作成することができた。尚、放電開始に先立ち、蒸発源5を作動させて成膜物質の蒸気が該真空室内に導入される。
【0011】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、化合物薄膜を作成する装置のプラズマ源のプラズマ噴出口にその開口面積を調節する調節手段を設けたので、真空室内を大気に曝すことなくプラズマ噴出口の面積を変更でき、該プラズマ源を放電開始のために低真空としても真空室内を高真空に維持できて該真空室内の基板が汚染されることがなくなり、開口面積は比較的簡単に調整できる等の効果があり、請求項2の構成とすることにより簡単安価にその調節手段を製作できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の薄膜作成装置に設けられたプラズマ源の側面図
【図2】本発明の実施の形態を示す一部截断側面図
【図3】図2のプラズマ源の要部の一部截断拡大断面図
【図4】図3のルツボ蓋の平面図
【符号の説明】
1 真空室、2 真空排気口、4 基板、5 蒸発源、6 プラズマ源、8 ガス導入口、9 高周波コイル、10 ルツボ蓋、11 プラズマ噴出口、12 調節手段、12a シャッター、13 開口、14 作動軸、

Claims (2)

  1. 真空室に、成膜物質の蒸発源と、該成膜物質に反応する反応ガスのプラズマを噴出するプラズマ源と、該反応ガスに反応した成膜物質の薄膜が形成される基板とを備えた薄膜作成装置に於いて、該プラズマ源のプラズマ噴出口に、該噴出口の開口面積を調節する調節手段を設けたことを特徴とする薄膜作成装置
  2. 薄膜作成装置の真空室に設けられるプラズマ源に於いて、該プラズマ源のプラズマ噴出口に、該噴出口の開口面積を調節する調節手段を設け、該調節手段を、上記噴出口の前面に沿って移動し且つ面積の開口面積の異なる複数の開口を有するシャッターで構成したことを特徴とする薄膜作成装置用プラズマ源。
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