(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【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、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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