(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバー内にターゲットと基板を配置し、ターゲットに光を照射することによりターゲットの組成材料を蒸発させて基板上に膜状に付着させるように成した成膜装置において、真空チャンバー外に高周波プラズマ発生装置を配置し、該高周波プラズマ発生装置により発生された高周波プラズマからの光を透明な窓を介してチャンバー内に集光し、該光がターゲットに照射されるように成したことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記窓は集光レンズを成していることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
ガス導入孔が設けられたプラズマ生成用管の周囲にコイルを巻き、このコイルに高周波を供給することにより前記管内に高周波誘導プラズマを発生させ、この高周波誘導プラズマの反先方部からの光がターゲットに照射されるように成したことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
高周波プラズマとターゲットの間にシャッターを設けたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、高周波誘導プラズマ発生装置を備えた成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ターゲットに極めて高いエネルギーのビームを当てることによりターゲットを局部的に加熱し、瞬時、ターゲツトを構成している材料を蒸発させ、その蒸発粒子を基板上に膜状に付着させる成膜方式は、ターゲットを成す材料の組成比に忠実な組成比の膜を基板上に得ることが出来る。
【０００３】
図１はこの様な成膜方式を具体化した装置として、レーザーアブレーション蒸着装置の概略を示したものである。
【０００４】
図中１は真空チャンバーで、内部中央にターゲット２が設けられている。該ターゲットは、チャンバー外に設けられた回転駆動機構（モータ等から成る）３の回転軸４上に取り付けられている。該ターゲットの斜め（ターゲット表面に対し大略２０°隔てた）上方に、基板５が配置されている。該基板は、チャンバー外に設けられた回転駆動機構（モータ等から成る）６により回転する基板ホルダー７の先端面に取り付けられている。又、該基板ホルダーの内部には、チャンバー外に設けられた加熱電源（図示せず）から加熱電流が流されるヒータ８が設けられている。９はチャンバー外に設けられたレーザー発生源で、該レーザー発生源からのレーザービームは集束レンズ１０により集光され、チャンバー壁に取り付けられた、例えば石英ガラス製の窓１１を通して前記ターゲット２上に照射される。１２はゲート弁、１３は例えばクライオポンプの如き排気装置である。
【０００５】
次に、この様な装置の成膜動作について説明する。尚、前記ターゲットとしてＹＢＣＯ等の超伝導物質の粉末を焼結させたものを用意し、又、レーザー発生源としてパルスレーザー源を使用する。
【０００６】
先ず、ゲート弁１２を開き、排気装置１３によりチャンバー１内を１０-6  Ｐａ程度の高真空状態にする。同時に、回転駆動機構３，６によりそれぞれ回転軸４，基板ホルダー７を通じてターゲット２，基板５をそれぞれ回転させる。又、ヒータ８により基板５を加熱する。この状態において、レーザー発生源９からパルス状にレーザービームを発生させ、集光レンズ１０によりターゲット２上に集光させる。すると、レーザービームの当たったターゲット２の部分が極めて高温に加熱され、ターゲット２を成す材料が瞬時蒸発する。この様にターゲット２を成す材料が蒸発することにより、ターゲット２と基板５に間にブルームと称するプラズマ状態の高温蒸気が発生し、基板５上にターゲット２を成す組成材料と同じ組成材料の蒸発粒子が膜状に付着する。
【０００７】
この様な成膜方式は、超伝導膜の形成の他に強誘電体膜等の形成等に応用可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
さて、前記レーザーアブレーション蒸着装置は、レーザー発生源の種類にもよるが、大体１００パルス程度で交換する必要がある。即ち、比較的頻繁にレーザー発生源を取り替えねばならなず、操作が厄介である。又、この交換には一般に数１０万円のランニングコストが掛かる。従って、１パルス当たり数１０ｎｍ程度の膜が形成されると考えると、僅か１μｍ成膜するのに数千円から数万円も掛かることになる。そして、成膜面積が大きくなる程、１パルス当たりの成膜レートが落ちるので、前記ターゲットの蒸発にレーザーを使用した成膜装置は極めて費用の掛かるものとなる。
【０００９】
本発明は、この様な問題を解決する新規な成膜装置を提供することを目的としたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に基づく成膜装置は、真空チャンバー内にターゲットと基板を配置し、ターゲットに光を照射することによりターゲットの組成材料を蒸発させて基板上に膜状に付着させるように成した成膜装置において、真空チャンバー外に高周波プラズマ発生装置を配置し、該高周波プラズマ発生装置により発生された高周波プラズマからの光を透明な窓を介してチャンバー内に集光し、該光がターゲットに照射されるように成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に基づく成膜装置は、前記窓は集光レンズを成していることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に基づく成膜装置は、ガス導入孔が設けられたプラズマ生成用管の周囲にコイルを巻き、このコイルに高周波を供給することにより前記管内に高周波誘導プラズマを発生させ、この高周波誘導プラズマの反先方部からの光がターゲットに照射されるように成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項４に基づく成膜装置は、高周波プラズマとターゲットの間にシャッターを設けたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図２は本発明に一例を示した成膜装置の概略図である。図中、前記図１で使用された符号と同一符号の付されたものは同一構成要素である。
【００１７】
図２に示す成膜装置の構成と図１に示す成膜装置の構成とで異なる所は、ターゲットを蒸発させる手段の構成にある。この点について以下に説明する。
【００１８】
図中１４は絶縁性物質で形成された円筒管で、その周囲には高周波電源１５に接続されているＲＦコイル１６が巻かれている。尚、ＲＦコイルを管の内部に埋め込む形で巻く様にしても良い。この管の一方の端部には透明石英ガラス製の蓋１７が設けられており、該蓋に近い箇所にガス導入用の孔１８が設けられている。この管の他方の端部にはチャンバー１９が繋がっており、該チャンバーの先端部には排気装置（図示せず）が繋がっている。尚、前記円筒管１４は、実際には、従来から知られている、内管と外管から成り、これらの管の間に冷却水を流す二重管構造のものが使われている。２０は前記蓋１７に対し一定の間隔を開けてチャンバー１の壁に取り付けられた集束レンズで、２１は蓋１７と集束レンズ２０との間に配置されたシャッターで水冷構造に成っている。
【００１９】
この様な構成の成膜装置の動作を次に説明する。
先ず、ゲート弁１２を開き、排気装置１３によりチャンバー１内を１０-6  Ｐａ程度の高真空状態にする。同時に、回転駆動機構３，６によりそれぞれ回転軸４，基板ホルダー７を通じてターゲット２，基板５をそれぞれ回転させる。又、ヒータ８により基板５を加熱する。
【００２０】
この状態において、シャッター２１を閉じておき、高周波電源１５からの高周波出力を２ＫＷ程度にし、円筒管１４及びチャンバー１９内を排気装置（図示せず）により１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以下の圧力になるように排気する。そして、孔１８から円筒管１４内に、例えばＡｒガスの如き不活性ガスを３０Ｌ／ｍｉｎ程度に流す。すると、一旦管内に低温プラズマ（グロープラズマ）が励起される。この時点で、管内の圧力は１３３０〜１×１０5Ｐａ（１０〜７６０Ｔｏｒｒ）程度になっているが、この圧力状態を保ったままで、高周波電源１５からの高周波出力を１０ＫＷ程度に上昇させ、更に、前記Ａｒガスの他に空気を１０Ｌ／ｍｉｎ程度流し始め、その時点から徐々にＡｒガスの導入量を少なくして行き零にする。そして、高周波出力を３０ＫＷ程度に上昇させる。この様な過程を経ることにより、管内の空気プラズマ（熱プラズマ）が安定したら、前記シャッター２１を開ける。
【００２１】
しかして、管内に発生した熱プラズマから放たれる光は、数１００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長の光であり、ＲＦコイル１６から２００ｍｍ程度離れた樹脂を燃焼させる程の高照度光である。この様な高照度光を集光レンズ２０により集光してターゲット２へ当てる。すると、高照度光の当たったターゲットの部分が極めて高温に加熱され、ターゲット２を成す材料が瞬時蒸発する。この様にターゲット２を成す材料が蒸発することにより、ターゲット２と基板５に間にブルームと称するプラズマ状態の高温蒸気が発生し、基板５上にターゲット２を成す組成材料と同じ組成材料の膜が形成される。
【００２２】
尚、前記実施例では、ターゲット２の蒸発に、円筒管１４内に発生した熱プラズマのターゲット側の部分（熱プラズマの反先方部分）からの光を利用するようにたが、チャンバー１９をコンパクトに形成し、その先端に蓋１７を取り付けらる構造にし、熱ブラズマの先方部分からの光を利用するようにしても良い。
【００２３】
又、前記シャッター２２の開閉の周期をコントロールすることにより、熱プラズマからの光ビームをパルス的にターゲットに照射するように成しても良い。この様にすれば、熱プラズマからの光ビームの照射量をターゲットの種類等に応じてコントロールすることに出来る。
【００２４】
又、熱プラズマからの光の光路中にガルバノミラー等からなる走査機構を設け、プラズマからの光でターゲツト上を走査することによって、幅広くターゲット上に光を当てるようにしても良い。この様にすることにより、ターゲットを幅広く使えると共に、基板上での成膜面積の拡大を計ることが可能となる。
【００２５】
又、前記実施例では、熱プラズマを空気で形成したが、他のガス、例えば、酸素ガスや窒素ガス等で形成するようにしても良い。
【００２６】
又、前記実施例では、装置構成を簡単にするために、集光レンズが、熱プラズマからの光をターゲット方向に通す窓の役目を兼ねる様に構成しているが、集光レンズを蓋とチャンバーの間に配置し、チャンバー壁に別に透明な窓を設けても良い。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、高周波誘導熱プラズマからの光を照射することによりターゲットを成す物質を蒸発させ、基板上にターゲットの組成物質と同一物質の膜を付着させるように成したものであり、通常、高周波誘導熱プラズマ源を交換する必要はなく、又、高周波誘導熱プラズマ源の定期点検以外にはメンテナンスは不要なため、長時間安定で連続した光照射が行える。その為、費用的にも操作的にも従来に比べ著しく有利になる。
【００２８】
又、高周波出力や、ＲＦコイルが巻かれた管の径等を変えることにより、種々の強度や断面積の光を得ることが出来るので、成膜応用範囲が拡大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の成膜装置の概略を示している。
【図２】  本発明の成膜装置の一実施例の概略を示している。
【符号の説明】
１，１９…チャンバー、２…ターゲット、３，６…回転駆動機構、４…回転軸、５…基板、７…基板ホルダー、８…ヒータ、１２…ゲート弁、１３…排気装置、１４…円筒管、１５…高周波電源、１６…ＲＦコイル、１７…蓋、１８…ガス導入用孔、２０…集束レンズ、２１…シャッター
【図１】
0003802246.tif 000002
【図２】
0003802246.tif 000003