JP3081259B2 - Thin film forming equipment - Google Patents

Description

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

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は薄膜形成装置に関し、特
に、ＣＶＤ法の長所である強い反応性と、ＰＶＤ法の長
所である高真空中での成膜とを同時に実現し、且つ絶縁
性薄膜の形成をも容易とする薄膜形成装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film forming apparatus, and more particularly to a thin film forming apparatus capable of simultaneously realizing strong reactivity which is an advantage of a CVD method and film formation in a high vacuum which is an advantage of a PVD method. The present invention relates to a thin film forming apparatus that facilitates formation of a thin film.

【０００２】[0002]

【従来の技術】被薄膜形成基板上に薄膜を形成する装置
は、従来より種々のものが知られており、その方法も極
めて多岐にわたる。例えば、薄膜形成装置（方法）とし
ては、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition）法やＰＶＤ
(Physical Vapor Deposition）法などを応用したものが
種々提案されており、ＣＶＤ法による装置は強い反応性
を活かして化合物薄膜の形成等に応用され、またＰＶＤ
法による装置は高真空中での成膜が可能なため緻密で強
い膜の形成等に応用されている。また、近年では、ＣＶ
Ｄ法の長所である強い反応性と、ＰＶＤ法の長所である
高真空中での成膜とを同時に実現し、基板との密着性に
優れた薄膜形成を可能とする薄膜形成装置が提案されて
いる。例えば、本出願人は先に薄膜形成装置として、真
空槽内に蒸発源、対向電極、グリッド及びフィラメント
を備え、基板を蒸発源に対向させて保持する対向電極と
蒸発源との間にグリッドを配し、該グリッドと蒸発源と
の間に熱電子発生用のフィラメントを配し、グリッドを
対向電極及びフィラメントに対して正電位にして薄膜形
成を行なう薄膜形成装置を提案した（特公平１−５３３
５１号公報参照）。この薄膜形成装置では、蒸発源から
蒸発した蒸発物質は、先ず、フィラメントからの熱電子
によりイオン化される。このようにイオン化された蒸発
物質がグリッドを通過すると、グリッドから対向電極に
向かう電界の作用により加速されて基板に衝突し、密着
性の良い膜が形成される。2. Description of the Related Art There have been known various apparatuses for forming a thin film on a substrate on which a thin film is to be formed, and the method thereof is extremely wide. For example, as a thin film forming apparatus (method), a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a PVD method is used.
(Physical Vapor Deposition) method, etc., have been proposed, and the apparatus by the CVD method is applied to the formation of a compound thin film by utilizing the strong reactivity, and the PVD
Since the apparatus by the method can form a film in a high vacuum, it is applied to the formation of a dense and strong film. In recent years, CV
A thin-film forming apparatus has been proposed that simultaneously realizes strong reactivity, which is an advantage of the D method, and film formation in a high vacuum, which is an advantage of the PVD method, and enables the formation of a thin film with excellent adhesion to a substrate. ing. For example, the present applicant has previously provided, as a thin film forming apparatus, an evaporation source, a counter electrode, a grid and a filament in a vacuum chamber, and a grid between the counter electrode and the evaporation source that holds the substrate facing the evaporation source. And a thin film forming apparatus in which a filament for generating thermoelectrons is disposed between the grid and the evaporation source, and the grid is made to have a positive potential with respect to the counter electrode and the filament to form a thin film. 533
No. 51). In this thin film forming apparatus, the evaporated substance evaporated from the evaporation source is first ionized by thermionic electrons from the filament. When the ionized evaporating substance passes through the grid, it is accelerated by the action of the electric field from the grid to the counter electrode and collides with the substrate to form a film having good adhesion.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の薄膜形成装置においては、絶縁性薄膜形成時には、
対向電極及び基板表面等に電荷が蓄積されるために、グ
リッドと対向電極、あるいはグリッドとフィラメント電
極等との間でアーク放電が発生し、グリッド電圧によっ
てはこの状態が連続し、良好な薄膜が得られない場合が
あった。本発明は上記事情に鑑みてなされたものであっ
て、成膜条件が変化することによって良好な薄膜を得る
ことの困難な絶縁性薄膜を、安定に得ることのできる薄
膜形成装置を提供することを目的とする。However, in the above-mentioned conventional thin film forming apparatus, when forming an insulating thin film,
Since electric charges are accumulated on the counter electrode and the substrate surface, an arc discharge occurs between the grid and the counter electrode or between the grid and the filament electrode, and this state is continued depending on the grid voltage. In some cases, it could not be obtained. The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a thin film forming apparatus capable of stably obtaining an insulating thin film in which it is difficult to obtain a good thin film due to changes in film forming conditions. With the goal.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の薄膜形成装置は、活性ガスもしくは不活性
ガスあるい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被薄膜形成基板を上
記蒸発源に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た熱電子発生用のフィラメ
ントと、このフィラメント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
上記電源手段とを電気的に連結する導電手段とを有し、
上記フィラメント及び対電極に対し、上記グリッドが正
電位となるような矩形波変調直流電圧を印加したことを
特徴とする。In order to achieve the above object, a thin film forming apparatus according to the present invention comprises: a vacuum chamber into which an active gas or an inert gas or a mixture of both gases is introduced; An evaporation source for evaporating a substance, a counter electrode provided in the vacuum chamber for holding the thin film formation substrate facing the evaporation source, and a heat provided between the evaporation source and the counter electrode. A filament for generating electrons, a grid disposed between the filament and the counter electrode and through which evaporating substances can pass, power supply means for realizing a predetermined electrical state in the vacuum chamber, Conductive means for electrically connecting the power supply means,
A rectangular wave modulated DC voltage is applied to the filament and the counter electrode so that the grid has a positive potential.

【０００５】[0005]

【作用】以下、本発明による薄膜形成装置の構成、動作
及び作用について説明する。本発明の薄膜形成装置は、
上述したように、真空槽と、蒸発物質を蒸発させうる蒸
発源と、対電極と、熱電子発生用のフィラメントと、グ
リッドと、電源手段と、導電手段とを有する。真空槽
は、その内部空間に活性ガス、あるいは不活性ガス、も
しくは活性ガスと不活性ガスの混合ガスを導入しうるよ
うになっており、蒸発源、対電極、グリッド、フィラメ
ントは真空槽内に配備される。The structure, operation and function of the thin film forming apparatus according to the present invention will be described below. The thin film forming apparatus of the present invention
As described above, it has a vacuum chamber, an evaporation source capable of evaporating an evaporating substance, a counter electrode, a filament for generating thermoelectrons, a grid, a power supply unit, and a conductive unit. The vacuum chamber is capable of introducing an active gas, or an inert gas, or a mixed gas of an active gas and an inert gas into its internal space, and an evaporation source, a counter electrode, a grid, and a filament are placed in the vacuum chamber. Be deployed.

【０００６】対電極は被薄膜形成基板を保持し、且つ、
上記被薄膜形成基板を蒸発源と対向させる。グリッドは
蒸発物質及び導入ガスを通過させうるものであって、蒸
発源と基板の間に介設され、電源手段により、フィラメ
ント及び対電極に対し正電位になるような矩形波変調直
流電圧が印加される。従って、薄膜形成時には、発生す
る電界は、あるときはグリッドからフィラメント及び対
電極に向かい、またあるときは電界は消滅、あるいは弱
められる。熱電子発生用のフィラメントは、蒸発源とグ
リッドの間に配備され、このフィラメントより発生する
熱電子は、蒸発物質の一部をイオン化するのに供され
る。蒸発源からの蒸発物質は、その一部がフィラメント
からの熱電子によりイオン化される。このように、一部
イオン化された蒸発物質はグリッドを通過し、さらに、
イオン化されたガスによりイオン化を促進され、上記電
界により被薄膜形成基板の方へ加速され、被薄膜形成基
板に衝突付着し薄膜を形成する。また、導入ガスの内、
上記蒸発物質と同様にイオン化されたものは、上記電界
により被薄膜形成基板の方へ加速される。The counter electrode holds the substrate on which the thin film is formed, and
The thin film forming substrate is opposed to the evaporation source. The grid is capable of passing an evaporating substance and an introduced gas. The grid is interposed between the evaporation source and the substrate, and a rectangular wave modulated DC voltage is applied by a power supply means so that the filament and the counter electrode have a positive potential. Is done. Therefore, when the thin film is formed, the generated electric field sometimes goes from the grid to the filament and the counter electrode, and sometimes the electric field disappears or is weakened. A filament for generating thermoelectrons is provided between the evaporation source and the grid, and thermoelectrons generated from the filament are used to ionize a part of the evaporating substance. A part of the evaporation material from the evaporation source is ionized by thermionic electrons from the filament. In this way, the partially ionized evaporant passes through the grid,
Ionization is promoted by the ionized gas, accelerated by the electric field toward the thin film formation substrate, and collides and adheres to the thin film formation substrate to form a thin film. Also, of the introduced gas,
The ionized substance is accelerated toward the thin film formation substrate by the electric field in the same manner as the above-mentioned vaporized substance.

【０００７】尚、フィラメントからの熱電子は、グリッ
ドからの電界に引き寄せられ、グリッド近傍において振
動運動を繰り返した後、最終的にはグリッドに吸収され
るため、被薄膜形成基板へ達せず、被薄膜形成基板に対
する電子衝撃による加熱がない。従って、プラスティッ
クのように耐熱性の乏しいものでも被薄膜形成基板とす
ることができる。また、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り、この電源手段と
真空槽内部が導電手段により電気的に連結される。The thermoelectrons from the filament are attracted to the electric field from the grid, and after repeating the oscillating motion near the grid, are eventually absorbed by the grid. Therefore, the thermoelectrons do not reach the substrate on which the thin film is formed. There is no heating due to electron impact on the thin film forming substrate. Therefore, even a substrate having poor heat resistance, such as plastic, can be used as a thin film formation substrate. The power supply means is a means for realizing a predetermined electrical state in the vacuum chamber, and the power supply means and the inside of the vacuum chamber are electrically connected by a conductive means.

【０００８】[0008]

【実施例】以下、図１を参照しながら本発明による薄膜
形成装置の一実施例について説明する。図１において、
符号２はベースプレート、符号３はパッキング、符号１
はベルジャーを夫々示しており、ベルジャー１とベース
プレート２はパッキング３により一体化されて真空槽を
構成し、この真空槽の内部空間には、符号４で示すよう
な公知の適宜の方法により、活性ガス及び／又は不活性
ガスを導入できるようになっている。また、ベースプレ
ート２の中央部に穿設された孔2Aは、図示されない真空
系に連結されており、真空槽の内部空間を高真空状態に
排気できるようになっている。ベースプレート２には、
真空槽内部の気密性を保ち、且つ、ベースプレート２と
の電気的絶縁性を保ちつつ、支持体を兼ねた電極10，1
1，12，13が配設されている。これら支持体兼用電極1
0，11，12，13は、真空槽内部と真空槽の外側とを電気
的に連結するものであって、他の配線具と共に導電手段
を構成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a thin film forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG.
Reference numeral 2 is a base plate, reference numeral 3 is packing, reference numeral 1
Denotes a bell jar, and the bell jar 1 and the base plate 2 are integrated by a packing 3 to form a vacuum chamber, and the inside space of the vacuum chamber is activated by a known appropriate method as indicated by reference numeral 4. Gas and / or inert gas can be introduced. A hole 2A formed in the center of the base plate 2 is connected to a vacuum system (not shown) so that the internal space of the vacuum chamber can be evacuated to a high vacuum. In the base plate 2,
Electrodes 10 and 1 serving as a support while maintaining the airtightness inside the vacuum chamber and maintaining the electrical insulation with the base plate 2.
1, 12, and 13 are provided. These support / electrode 1
Numerals 0, 11, 12, and 13 electrically connect the inside of the vacuum chamber and the outside of the vacuum chamber, and constitute conductive means together with other wiring tools.

【０００９】上記支持体兼用電極の内、一対の支持体兼
用電極10の間には、その間にタングステン、モリブデ
ン、タンタル等の金属をボート状に形成した、抵抗加熱
式の蒸発源５が支持されている。尚、この蒸発源５の形
状は、ボート状に代えてコイル状またはルツボ状として
も良い。また、このような抵抗加熱式の蒸発源に代えて
電子ビーム蒸発源等、従来の真空蒸着方式で用いられて
いる蒸発源を適宜使用することができる。また、一対の
支持体兼用電極11の間には、タングステン等による熱電
子発生用のフィラメント６が支持されており、このフィ
ラメント６の形状は、複数本のフィラメントを平行に配
列したり網目状にしたりするなどして、蒸発源５から蒸
発した蒸発物質の粒子の拡がりをカバーするように定め
られている。また、支持体兼用電極12には、グリッド７
が支持されており、このグリッド７は、蒸発した蒸発物
質を対電極８側へ通過させうるように形状を定めるので
あるが、この例においては網目状である。また、電極13
には対電極８が接続されるが、対電極８は被薄膜形成基
板９を適宜の方法で保持しており、その位置関係は、蒸
発源５側から見ると、被薄膜形成基板９の背後に対電極
が配備されることとなる。A resistance heating type evaporation source 5 in which a metal such as tungsten, molybdenum, tantalum or the like is formed in a boat shape between the pair of support / electrode 10 among the above-mentioned pair of support / electrode 10 is supported. ing. The shape of the evaporation source 5 may be a coil or a crucible instead of a boat. Further, in place of such a resistance heating type evaporation source, an evaporation source used in a conventional vacuum evaporation method such as an electron beam evaporation source can be appropriately used. A filament 6 for generating thermoelectrons made of tungsten or the like is supported between the pair of support / electrodes 11, and the filament 6 is formed by arranging a plurality of filaments in parallel or forming a mesh. Or the like, so as to cover the spread of the particles of the evaporated substance evaporated from the evaporation source 5. In addition, the grid 7 is
The grid 7 has a shape that allows the evaporated substance to pass through to the counter electrode 8 side. In this example, the grid 7 has a mesh shape. Also, the electrode 13
Is connected to the thin film forming substrate 9 by an appropriate method, and the positional relationship between the counter electrode 8 and the thin film forming substrate 9 is viewed from the evaporation source 5 side. Is provided with a counter electrode.

【００１０】さて、上記支持体兼用電極10，11，12，13
は導電体であって電極としての役割を兼ねており、それ
らの真空槽外へ突出した端部間は図示の如く種々の電源
に接続されている。先ず、蒸発源５を支持する一対の電
極10は、加熱用の交流電源14に接続されている。尚、こ
の電源14は交流電源に代えて直流電源にしても良く、直
流電源の場合には、正負の向きはどちらの場合でも良
い。フィラメント６を支持する電極11は電源15に接続さ
れているが、電源15は上記電源14と同様に交流、直流の
どちらを用いても良い。電極12は、矩形波変調直流電圧
電源16の正極側に夫々接続され、同電源の負極側は、図
示の例では電極11の片側及び電極12に接続される。従っ
て、グリッド７はフィラメント６及び対電極８に対して
電圧印加時には正電位となり、グリッド７とフィラメン
ト６及び対電極８の間では、電界はグリッド７からフィ
ラメント６及び対電極８へ向かう。また、電圧を印加し
ていない場合には、グリッド７とフィラメント６及び対
電極８は同電位となり、電界は形成されないか、または
バイアスを印加することによってアーク放電の発生しな
い程度の弱い電界となる。尚、図２にグリッドに印加す
る矩形波の一例を示すここで、電源14，15，16の片側は
そのまま接地されているが、この間に直流電源を入れて
蒸発源５及び／又はフィラメント６、あるいは対電極８
にバイアスをかけても良い。尚、図中における接地は、
必ずしも必要ではない。上記構成からなる薄膜形成装置
では、フィラメント加熱用電源15とグリッド印加用矩形
波変調直流電源16の調節により、安定なプラズマ状態を
過渡的に作ることができる。尚、実際には、上記電気的
接続は導電手段の一部を構成するスイッチを含み、これ
らのスイッチ操作により蒸着プロセスを実行するのであ
るが、これらのスイッチ類は、図示を省略されている。Now, the above-mentioned support / electrode 10, 11, 12, 13 is also used.
Are conductors and also function as electrodes, and between their protruding ends outside the vacuum chamber are connected to various power supplies as shown. First, a pair of electrodes 10 that support the evaporation source 5 are connected to an AC power supply 14 for heating. The power supply 14 may be a DC power supply instead of an AC power supply. In the case of a DC power supply, the polarity may be either positive or negative. The electrode 11 supporting the filament 6 is connected to a power supply 15, but the power supply 15 may use either AC or DC as in the case of the power supply 14. The electrode 12 is connected to the positive electrode side of the square wave modulation DC voltage power supply 16, and the negative electrode side of the power supply is connected to one side of the electrode 11 and the electrode 12 in the illustrated example. Therefore, the grid 7 has a positive potential when a voltage is applied to the filament 6 and the counter electrode 8, and the electric field is directed from the grid 7 to the filament 6 and the counter electrode 8 between the grid 7 and the filament 6 and the counter electrode 8. When no voltage is applied, the grid 7 and the filament 6 and the counter electrode 8 have the same potential, and no electric field is formed, or a weak electric field that does not generate arc discharge by applying a bias. . FIG. 2 shows an example of a rectangular wave applied to the grid. Here, one side of the power supplies 14, 15, 16 is directly grounded. Or counter electrode 8
May be biased. The grounding in the figure is
It is not necessary. In the thin film forming apparatus having the above configuration, a stable plasma state can be transiently created by adjusting the filament heating power supply 15 and the grid application rectangular wave modulation DC power supply 16. Actually, the electrical connection includes switches constituting a part of the conductive means, and the vapor deposition process is performed by operating these switches. However, these switches are not shown.

【００１１】以下、図１に示す装置例による薄膜形成に
ついて説明する。図１において、先ず被薄膜形成基板９
を図の如く対電極８に保持させ、蒸発物質を蒸発源５に
保持させる。尚、蒸発物質は勿論どのような薄膜を形成
するかに応じて選定される。基板及び蒸発物質をセット
し、ベルジャー１を閉じて真空槽内を高真空に排気した
後、真空槽内には予め活性ガス、もしくは不活性ガス、
あるいはこれらの混合ガスが10〜0.001Ｐaの圧力で導入
される。尚、差当っての説明では、この導入ガスを、例
えばアルゴン等の不活性ガスであるとする。Hereinafter, the formation of a thin film by the example of the apparatus shown in FIG. 1 will be described. In FIG. 1, first, the thin film forming substrate 9
Is held on the counter electrode 8 as shown in the figure, and the evaporation substance is held on the evaporation source 5. The evaporating substance is, of course, selected according to the type of thin film to be formed. After the substrate and the evaporating substance are set, the bell jar 1 is closed and the inside of the vacuum chamber is evacuated to a high vacuum.
Alternatively, these mixed gases are introduced at a pressure of 10 to 0.001 Pa. In the description, it is assumed that the introduced gas is an inert gas such as argon.

【００１２】この状態において装置を作動させ、蒸発源
５を加熱すると、蒸発物質が蒸発する。この蒸発物質、
すなわち、蒸発物質の粒子は、被薄膜形成基板９に向か
って拡がりつつ飛行するが、その一部、及び、前記導入
ガスがフィラメント６より放出された熱電子との衝突に
よって正イオンにイオン化される。このようにして一部
イオン化された蒸発物質はグリッド７を通過するが、そ
の際グリッド近傍において上下に振動運動する熱電子、
及び前記イオン化された導入ガスとの衝突により、さら
にイオン化される。グリッド７を通過したした蒸発物質
中、未だイオン化されていない部分は、さらに上記イオ
ン化された導入ガスとの衝突により、正イオンにイオン
化され、イオン化率が高められる。こうして、正イオン
にイオン化された蒸発粒子は、グリッド７から対電極８
へ向かう電界の作用により加速され、被薄膜形成基板９
に高速で衝突し付着する。また、矩形波変調により電界
の弱い場合でも、フィラメントからの熱電子の影響で膜
質の低下は少なく、その時間もアーク放電の停止する程
度なので、成膜時間と比較して十分小さく、薄膜の性質
上は大きな問題とはならない。In this state, when the apparatus is operated and the evaporation source 5 is heated, the evaporation substance evaporates. This evaporant,
That is, the particles of the evaporating substance fly while spreading toward the thin film forming substrate 9, and a part thereof and the introduced gas are ionized into positive ions by collision with the thermoelectrons emitted from the filament 6. . The vaporized material partially ionized in this way passes through the grid 7, and at this time, thermoelectrons vibrating up and down near the grid,
Further, the ions are further ionized by collision with the ionized introduced gas. A portion of the evaporated substance that has passed through the grid 7 and has not yet been ionized is further ionized into positive ions by collision with the ionized introduced gas, and the ionization rate is increased. Thus, the evaporated particles ionized into positive ions are supplied from the grid 7 to the counter electrode 8.
Is accelerated by the action of the electric field directed to the thin film forming substrate 9.
Collides and adheres at high speed. In addition, even when the electric field is weak due to the square wave modulation, the deterioration of the film quality is small due to the effect of thermionic electrons from the filament, and the arc discharge is stopped for a long time. Above is not a big problem.

【００１３】このようにして形成された薄膜は多くは、
被薄膜形成基板９への高速粒子の衝突により形成される
ので、被薄膜形成基板９への密着性に優れており、結晶
性も良好である。また、導入ガスとして、活性ガスを単
独で、あるいは不活性ガスと共に導入して成膜を行なう
ことにより、蒸発物質を活性ガスと化合させ、反応性良
く、且つ均一組成の化合物薄膜を形成することができ
る。本発明の薄膜形成装置では、蒸発物質のイオン化率
が極めて高く、且つ安定しているため、蒸発物質と活性
ガスとの反応性が高く、化合物薄膜も所望の物性を持つ
ものを、容易且つ確実に得ることができる。例えば、不
活性ガスとしてアルゴンを導入して、真空槽内の圧力を
0.1〜0.001Ｐａに調整して、蒸発物質としてアルミニウ
ム、金、銀等を選択すれば、基板上にはこれら金属薄膜
を密着性良く形成することができる。また、不活性ガス
としてアルゴンを導入し、活性ガスとして酸素を導入し
て、真空槽内の圧力を10〜0.01Ｐａに調整し、蒸発物質
としてアルミニウムを選択すれば、基板上には酸化アル
ミニウム絶縁性薄膜を形成することができる。この場合
に、蒸発物質として硅素、一酸化硅素を選べば、二酸化
硅素絶縁性薄膜を得ることができる。また、蒸発物質と
してインジウム、スズを選べば、酸化インジウム、酸化
スズのような導電性の薄膜も得られる。また、活性ガス
として窒素、またはアンモニアをアルゴンと共に用い、
蒸発物質としてチタン、タンタルを選べば、窒化チタ
ン、窒化タンタルの薄膜を得ることも可能である。[0013] The thin film thus formed is often
Since it is formed by the collision of high-speed particles on the substrate 9 for forming a thin film, it has excellent adhesion to the substrate 9 for forming a thin film and has good crystallinity. In addition, by introducing an active gas alone or together with an inert gas as an introduction gas to form a film, a vaporized substance is combined with the active gas to form a compound thin film having good reactivity and a uniform composition. Can be. In the thin film forming apparatus of the present invention, since the ionization rate of the evaporating substance is extremely high and stable, the reactivity between the evaporating substance and the active gas is high, and a compound thin film having desired physical properties can be easily and reliably formed. Can be obtained. For example, by introducing argon as an inert gas, the pressure in the vacuum chamber is reduced.
By adjusting the pressure to 0.1 to 0.001 Pa and selecting aluminum, gold, silver or the like as the evaporating substance, these metal thin films can be formed on the substrate with good adhesion. If argon is introduced as an inert gas, oxygen is introduced as an active gas, the pressure in the vacuum chamber is adjusted to 10 to 0.01 Pa, and aluminum is selected as the evaporating substance. The conductive thin film can be formed. In this case, if silicon or silicon monoxide is selected as the evaporating substance, a silicon dioxide insulating thin film can be obtained. If indium or tin is selected as the evaporating substance, a conductive thin film such as indium oxide or tin oxide can be obtained. Also, using nitrogen or ammonia as an active gas together with argon,
If titanium or tantalum is selected as the evaporating substance, a thin film of titanium nitride or tantalum nitride can be obtained.

【００１４】本発明の薄膜形成装置では、蒸発物質及び
導入ガスのイオン化には、フィラメントによる熱電子が
有効に寄与するので、0.01Ｐａ以下の圧力の高度の真空
下にお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を極めて少なくする
ことができるため、高純度の薄膜を得ることができ、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密度より小さいとさ
れているが、本発明の装置によれば、バルクの密度に極
めて近似した密度の薄膜が得られることも大きな特徴の
一つである。すなわち、本発明の薄膜形成装置は、Ｉ
Ｃ，ＬＳＩなどを構成する半導体薄膜や、その電極とし
ての高純度金属薄膜の形成、あるいは、近年益々需要の
増加したプラスティック光学部品などへの薄膜形成にも
極めて適しているものである。In the thin film forming apparatus of the present invention, since the thermoelectrons by the filament effectively contribute to the ionization of the vaporized substance and the introduced gas, the vaporized substance can be ionized even under a high vacuum of 0.01 Pa or less. Therefore, the incorporation of gas molecules into the thin film can be extremely reduced, so that a high-purity thin film can be obtained, and the structure of the thin film can be extremely dense. Usually, the density of a thin film is smaller than that of a bulk. However, according to the apparatus of the present invention, one of the major features is that a thin film having a density very similar to the bulk density can be obtained. That is, the thin-film forming apparatus of the present invention
It is extremely suitable for forming a semiconductor thin film constituting C, LSI, etc., a high-purity metal thin film as an electrode thereof, or for forming a thin film on a plastic optical component which has been increasingly demanded in recent years.

【００１５】[0015]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の薄膜形成
装置によれば、蒸発物質がイオン化し、高いエネルギー
を電気的に有する（電子・イオン温度）ので、反応性を
必要とする成膜、結晶化を必要とする成膜において、温
度（反応温度、結晶化温度）という熱エネルギーを与え
ずに実現できるので低温成膜が可能となる。また、本発
明の薄膜形成装置では、グリッドには、フィラメント及
び対電極に対し正電位になるような矩形波変調直流電圧
が印加されるため、絶縁性薄膜の成膜時に問題となるア
ーク放電の発生が防止される。従って、本発明の薄膜形
成装置によれば、金属薄膜等のような単一元素にて構成
される薄膜ばかりでなく、化合物薄膜、特に絶縁性薄膜
も安定に且つ密着性良く形成することができる。As described above, according to the thin film forming apparatus of the present invention, since the evaporated substance is ionized and has high energy electrically (electron / ion temperature), a film which requires reactivity is required. In addition, since film formation requiring crystallization can be realized without applying thermal energy such as temperature (reaction temperature, crystallization temperature), low-temperature film formation is possible. Further, in the thin film forming apparatus of the present invention, since a rectangular-wave modulated DC voltage is applied to the grid so that the grid and the counter electrode have a positive potential, arc discharge which is a problem when forming an insulating thin film is performed. The occurrence is prevented. Therefore, according to the thin film forming apparatus of the present invention, not only a thin film composed of a single element such as a metal thin film, but also a compound thin film, particularly an insulating thin film, can be formed stably and with good adhesion. .

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

【図１】本発明の一実施例を示す薄膜形成装置の概略構
成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a thin film forming apparatus showing one embodiment of the present invention.

【図２】グリッドに印加する矩形波変調直流電圧の一例
を示す波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of a square-wave modulated DC voltage applied to a grid.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ベルジャー ２ ベースプレート ３ パッキング ４ ガス導入口 ５ 蒸発源 ６ フィラメント ７ グリッド ８ 対電極 ９ 被薄膜形成基板 10，11，12，13 支持体兼用電極（導電手段） 14 蒸発源用電源 15 フィラメント用電源 16 矩形波変調直流電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bell jar 2 Base plate 3 Packing 4 Gas inlet 5 Evaporation source 6 Filament 7 Grid 8 Counter electrode 9 Substrate on which thin film is formed 10, 11, 12, 13 Supporting electrode (conductive means) 14 Power supply for evaporation source 15 Power supply for filament 16 Square wave modulated DC power supply

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−177366（ＪＰ，Ａ) 特公 平１−53351（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平２−1230（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭60−53113（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)Continuation of the front page (56) References JP-A-1-177366 (JP, A) JP-B1-53351 (JP, B2) JP-B2-1230 (JP, B2) JP-B-60-53113 (JP) , B2) (58) Field surveyed (Int. Cl. ⁷ , DB name) C23C 14/00-14/58 JICST file (JOIS)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】活性ガスもしくは不活性ガスあるいはこれ
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
空槽内に配備され被薄膜形成基板を上記蒸発源に対向す
るように保持する対電極と、上記蒸発源と対電極との間
に配備された熱電子発生用のフィラメントと、このフィ
ラメント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、真空槽内と上記電源手段とを
電気的に連結する導電手段とを有し、上記フィラメント
及び対電極に対し、上記グリッドが正電位となるような
矩形波変調直流電圧を印加したことを特徴とする薄膜形
成装置。1. A vacuum chamber into which an active gas or an inert gas or a mixed gas of both gases is introduced, an evaporation source for evaporating an evaporating substance in the vacuum chamber, a thin film provided in the vacuum chamber. A counter electrode for holding the formation substrate facing the evaporation source; a filament for generating thermoelectrons disposed between the evaporation source and the counter electrode; and an evaporation disposed between the filament and the counter electrode. A grid through which a substance can pass, power supply means for realizing a predetermined electrical state in the vacuum chamber, and conductive means for electrically connecting the power supply means in the vacuum chamber with the filament; And a rectangular wave modulation DC voltage applied to the counter electrode so that the grid has a positive potential.