JPH0611912B2 - Organic thin film forming method, apparatus therefor, and particle beam generator - Google Patents
Organic thin film forming method, apparatus therefor, and particle beam generatorInfo
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- JPH0611912B2 JPH0611912B2 JP15678789A JP15678789A JPH0611912B2 JP H0611912 B2 JPH0611912 B2 JP H0611912B2 JP 15678789 A JP15678789 A JP 15678789A JP 15678789 A JP15678789 A JP 15678789A JP H0611912 B2 JPH0611912 B2 JP H0611912B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は有機薄膜形成方法、及びその装置に係り、特
に、エレクトロニクス分野に広く使用されるに至った各
種有機材料の薄膜形成に好適な有機薄膜形成方法、及び
その装置に関する。The present invention relates to a method for forming an organic thin film and an apparatus therefor, and particularly to an organic material suitable for forming a thin film of various organic materials which has come to be widely used in the field of electronics. The present invention relates to a thin film forming method and an apparatus thereof.
従来の有機薄膜形成法としては、主としてウエツトプロ
セス(湿式法)が用いられてきた。このウエツトプロセ
スの特長は、回転塗布法やキヤスト法に見られるように
簡便に比較的均一な膜形成ができる点にある。従って、
ウエツトプロセスは、生産性にも優れているため、リソ
グラフイー用フオトレジスト,半導体素子の層間絶縁
膜,あるいは液晶表示素子の液晶配列制御膜等の膜形成
プロセスに広く適用されている。As a conventional organic thin film forming method, a wet process (wet method) has been mainly used. The feature of this wet process is that a relatively uniform film can be easily formed as seen in the spin coating method and the cast method. Therefore,
Since the wet process is excellent in productivity, it is widely applied to a film forming process such as a lithography photoresist, an interlayer insulating film of a semiconductor device, or a liquid crystal alignment control film of a liquid crystal display device.
これに対し、ドライプロセス(乾式法)の薄膜形成法と
しては、真空蒸気法がある。例えば、ジヤーナル・オブ
・アプライド・フイジツクス,36巻、NO.4、194
5 4月の第1453頁から第1460頁(JOURNAL OF
APPLIED PHYSICS VOLUME36,NUMBER4 APRIL 1965 pp145
3-1460)において、有機単結晶薄膜形成について、報告
されている。本手法によれば、結晶性、配向性に優れた
薄膜形成が可能である。On the other hand, there is a vacuum vapor method as a thin film forming method of the dry process (dry method). For example, Journal of Applied Physics, Vol. 36, No. 4, 194
5 April 1453 to 1460 (JOURNAL OF
APPLIED PHYSICS VOLUME36, NUMBER4 APRIL 1965 pp145
3-1460), the formation of an organic single crystal thin film has been reported. According to this method, it is possible to form a thin film having excellent crystallinity and orientation.
その他のドライプロセスによる薄膜の形成法としては、
プラズマ重合法がある。これは、例えば、日本化学会誌
No.11(1987年)第2019頁から第2024頁
において、金属フタロシアニンプラズマ重合膜について
報告されている。本手法によれば、光電変換能力などを
もつ機能性薄膜も形成できるばかりでなく、一般に機械
的強度,耐熱性に優れた薄膜形成ができる。Other methods for forming a thin film by a dry process include:
There is a plasma polymerization method. This is, for example, the Chemical Society of Japan
No. 11 (1987), pages 2019 to 2024, a metal phthalocyanine plasma polymerized film is reported. According to this method, not only a functional thin film having a photoelectric conversion ability can be formed, but also a thin film generally excellent in mechanical strength and heat resistance can be formed.
ウエツトプロセスによる有機薄膜形成法は、量産性にも
優れ、現在は最良の薄膜形成法であるが、次世代素子開
発に用いられる有機薄膜形成法に対する技術課題を考え
た場合、従来のウエツトプロセスでは対処が困難な課題
がいくつか現われてきた。The organic thin film forming method by the wet process is excellent in mass productivity and is currently the best thin film forming method. However, considering the technical problems for the organic thin film forming method used for the development of next-generation devices, the conventional wet film forming method is used. The process has presented some challenges that are difficult to address.
例えば、液晶デイスプレイは高精細化,カラー化,大画
面化が要求され、表示素子と駆動回路を一体化したアク
テイブマトリツクス方式による液晶デイスプレイの開発
が精力的に展開されている。1つのデイスプレイには数
十cm角のガラス板上に、数万〜数十万個のトランジスタ
が形成される。ここで、トランジスタ作製工程における
均一なフオトレジスト膜形成が問題になっている。回転
塗布法では均一な膜厚を得るために、毎分3000回転
程度で基板を回転させ塗布するが、基板が大型化すると
基板端の速度は音速に近いほど高速になる。基板を安定
に回転,保持し、均一な塗布を行なうのは、現状技術で
は不可能である。For example, a liquid crystal display is required to have high definition, color, and a large screen, and development of a liquid crystal display by an active matrix system in which a display element and a drive circuit are integrated has been vigorously developed. In one display, tens to hundreds of thousands of transistors are formed on a glass plate having a size of several tens cm. Here, the formation of a uniform photoresist film in the transistor manufacturing process has become a problem. In the spin coating method, in order to obtain a uniform film thickness, the substrate is rotated and coated at about 3000 revolutions per minute, but when the size of the substrate is increased, the speed at the edge of the substrate becomes higher as the speed becomes closer to the sonic speed. It is impossible with the current state of the art to stably rotate and hold the substrate and perform uniform coating.
半導体素子の層間絶縁膜についてもウエツトプロセスの
問題点が指摘されている。絶縁膜として用いられるポリ
イミド膜は、従来、ジアミノ化合物とテトラカルボン酸
(またはその誘導体)とを有機極性溶媒中で重合させて
ポリアミド酸ワニスとし、これを基板上に流延した後、
加熱乾燥,ポリイミド化する方法が採られてきた(例え
ば特公昭36-10999号公報参照)。半導体素子の高集積化
の要求に対応して膜厚1μm程度で十分な絶縁性能が求
められてきているが、上記方法ではピンホールを完全に
は除去できない、また、不純物の混入が起り易いという
問題があるため、実用に耐え得る膜質は達成されていな
い。It has been pointed out that the wet process has a problem with the interlayer insulating film of the semiconductor element. Conventionally, the polyimide film used as the insulating film is a polyamic acid varnish obtained by polymerizing a diamino compound and a tetracarboxylic acid (or a derivative thereof) in an organic polar solvent, and casting this on a substrate,
A method of heating and drying and converting to polyimide has been adopted (see, for example, Japanese Patent Publication No. 36-10999). In order to meet the demand for high integration of semiconductor elements, a sufficient insulation performance is required with a film thickness of about 1 μm, but the above method cannot completely remove pinholes, and impurities are likely to be mixed. Due to problems, a film quality that can withstand practical use has not been achieved.
また、磁気デイスク表面の摩耗防止に有機潤滑層がやは
り湿式で形成されているが、記録密度向上のニーズに応
えるべく、従来、ウエツトプロセスによって形成される
磁性記録層が、ドライプロセスにより形成されるように
なってきている。これに伴い、形成された膜質の維持と
膜形成の能率向上のため、潤滑層形成のドライプロセス
化が必要となっている。Further, although the organic lubricating layer is also formed by a wet method to prevent the wear of the magnetic disk surface, the magnetic recording layer formed by a wet process is conventionally formed by a dry process in order to meet the needs for improving the recording density. Is becoming more common. Along with this, in order to maintain the quality of the formed film and improve the efficiency of the film formation, a dry process for forming the lubricating layer is required.
ウエツトプロセスにかわるべき、ドライプロセスによる
有機薄膜の形成において、真空蒸着法とプラズマ重合法
は、上述したような利点があるが、前者については、大
面積の成膜が難しい、成膜速度が遅い、真空蒸着のでき
る物質が限定される(例えば、蒸発させるために温度を
上げると、重合反応を起すような物質は使用できな
い。)という問題がある。後者については、分子組成や
分子配列の乱れが起り易く、分子鎖配向の制御も難しい
という問題がある。In forming an organic thin film by a dry process, which should replace the wet process, the vacuum vapor deposition method and the plasma polymerization method have the advantages described above, but the former is difficult to form a large area and the film formation speed is high. There is a problem that substances that can be vacuum-deposited are limited (for example, substances that cause a polymerization reaction when the temperature is raised for evaporation cannot be used). Regarding the latter, there is a problem that the disorder of the molecular composition or the molecular arrangement is likely to occur, and the control of the molecular chain orientation is difficult.
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、ピンホール,不純物の混入,分子組成や分
子配列の乱れ等が無い有機薄膜を、大面積に、かつ、高
速で形成できる有機薄膜形成法、及びこれを実現するた
めの装置を提供するにある。The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to form an organic thin film having no pinhole, contamination of impurities, disorder of molecular composition or molecular arrangement, etc., in a large area and at high speed. An object of the present invention is to provide a method for forming an organic thin film, and an apparatus for realizing the method.
又、他の目的は、大面積の粒子線を得るためのスパッタ
リング現象を利用した粒子線発生器を提供するにある。Another object is to provide a particle beam generator that utilizes the sputtering phenomenon to obtain a large-area particle beam.
上記目的は、真空中に置かれた有機化合物からなるター
ゲットを、同有機化合物を構成する各原子を連結せしめ
るファンデアワールス力による分子結晶性の結合と共有
結合などファンデアワールス力以外による非分子結晶性
の結合のうち、分子結晶性の結合を切断できるほど高
く、かつ非分子結晶性の結合を切断するほどは高くない
エネルギーをもつ粒子線、選択的に分子結晶性の結合を
切断できるエネルギーをもつ粒子線、あるいは約10電
子ボルト以下のエネルギーをもつ粒子線で照射したり、
約10電子ボルト以下のエネルギーで切断される分子結
晶性を有するターゲットに粒子線を照射し、ターゲット
からスパッタリングにより飛散する粒子を、これに対向
して置かれた基板上に付着堆積させ、所望の有機化合物
の薄膜を形成することによって達成される。The above-mentioned purpose is a target composed of an organic compound placed in a vacuum, and a non-molecular force other than the Van der Waals force such as a molecular crystalline bond and a covalent bond due to the Van der Waals force that connects each atom constituting the organic compound. Among crystalline bonds, a particle beam having an energy high enough to break a molecular crystalline bond and not high enough to break a non-molecular crystalline bond, and an energy capable of selectively breaking a molecular crystalline bond Irradiate with a particle beam that has a
A target having molecular crystallinity, which is cut at an energy of about 10 electron volts or less, is irradiated with a particle beam, and particles scattered by sputtering from the target are adhered and deposited on a substrate placed facing this, and a desired particle is deposited. This is achieved by forming a thin film of an organic compound.
更に、他の目的は、真空容器と、この真空容器内に粒子
線の原料となるガスを導入する導入管と、該導入管で導
入された原料ガスの融点以下の温度に冷却保持し、その
表面に原料ガスの固化層が形成される冷却板と、該冷却
板表面に形成される原料ガスの固化層を照射してスパッ
タ粒子を放出させるイオン源と、このイオン源によりス
パッタリングされた粒子を取出すために真空容器の一部
に設けられた開口部とからなる粒子線発生器とすること
により達成される。Still another object is to provide a vacuum container, an introducing pipe for introducing a gas serving as a raw material of particle beam into the vacuum container, and a cooling temperature of the raw material gas introduced through the introducing pipe. A cooling plate on which a solidified layer of the source gas is formed on the surface, an ion source for irradiating the solidified layer of the source gas formed on the surface of the cooling plate to emit sputtered particles, and particles sputtered by the ion source This is achieved by using a particle beam generator including an opening provided in a part of the vacuum container for taking out.
上記有機化合物からなるターゲットを、前述した所定の
エネルギーをもつ粒子線を照射すると、有機化合物を構
成する各原子を連結せしめるファンデアワールス力によ
る分子結晶性の結合と共有結合などファンデアワールス
力以外による非結晶性の結合(両者をまとめて、不均一
結合性分子結晶と呼ぶこともある)のうち、分子結晶性
の結合が切れ、非分子結晶性の結合で連結された分子
が、スパッタリングにより飛散する。飛散した分子の一
部は基板に到着し、再度分子性結晶の結合が起り有機化
合物の薄膜が形成される。When a target made of the above organic compound is irradiated with a particle beam having the above-mentioned predetermined energy, a molecular crystalline bond and a covalent bond other than the Van der Waals force due to the Van der Waals force connecting the atoms constituting the organic compound Among the non-crystalline bonds (sometimes referred to collectively as heterogeneous molecular crystals) due to, the molecular crystalline bonds are broken, and the molecules linked by the non-molecular crystalline bonds are Scatter. Part of the scattered molecules reach the substrate, and the molecular crystals are bonded again to form a thin film of an organic compound.
通常のスパッタリングによる成膜法では、500電子ボル
トから数キロ電子ボルトの粒子線でターゲットを照射す
るため、有機化合物中の分子の結合多くが切断され、タ
ーゲットが炭化される。このため、基板上に有機化合物
の薄膜を形成するのは困難であるが、本発明の方法で
は、ターゲットを照射する粒子線は、10電子ボルト程
度と極めて低いため、原料物質が炭化するといった問題
はない。更に、形成された薄膜内の分子組成等の乱れは
極めて小さい。In the film formation method by ordinary sputtering, since the target is irradiated with a particle beam of 500 electron volts to several kiloelectron volts, many of the bonds in the organic compound are cut and the target is carbonized. For this reason, it is difficult to form a thin film of an organic compound on the substrate, but in the method of the present invention, the particle beam for irradiating the target is extremely low at about 10 electron volts, so that the raw material is carbonized. There is no. Further, the disorder of the molecular composition etc. in the formed thin film is extremely small.
また、スパッタリングによって飛散する分子は、1〜数
電子ボルトのエネルギーを持っているため、ち密な薄膜
形成が可能であり、ピンホールの発生や不純物の混入が
少ない。更に、本発明では、分子結晶性の結合を、粒子
線照射により切断し、スパッタングを起しているため、
スパッタ率は従来方法に比較して、かなり大きく、高速
成膜が可能である。In addition, since molecules scattered by sputtering have energy of 1 to several electron volts, a dense thin film can be formed, and pinholes and impurities are less likely to be mixed. Furthermore, in the present invention, the molecular crystalline bond is cut by particle beam irradiation to cause sputtering,
The sputtering rate is much higher than that of the conventional method, and high-speed film formation is possible.
更に、本発明の粒子線発生器では、真空中に設けた冷却
板に粒子線の原料となるガスを供給し、冷却板上で供給
されたガスを固化させ、それを数キロボルトの希ガスイ
オンで照射する。その際、スパッタリングで放出される
粒子をビーム状に取出すものである。Further, in the particle beam generator of the present invention, a gas serving as a raw material of the particle beam is supplied to a cooling plate provided in a vacuum, the gas supplied on the cooling plate is solidified, and a rare gas ion of several kilovolts is supplied. Irradiate with. At that time, the particles emitted by the sputtering are taken out in a beam shape.
以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiments.
(実施例 その1) 第1図は、ホトレジストをシリコン基板上に形成するの
に本発明を適用した場合の装置構成図である。図に示す
ように、真空容器1には、原料物質であるターゲット
8,基板ホールダ6にて取付けられたシリコン基板7、
このシリコン基板7を加熱するためのヒータ5、並びに
イオン源2とが配置されている。真空容器1内は、排気
口9から排気装置(図示せず)により5×10-7Torrま
で真空排気される。(Example 1) FIG. 1 is an apparatus configuration diagram when the present invention is applied to form a photoresist on a silicon substrate. As shown in the figure, in the vacuum container 1, a target 8 which is a raw material, a silicon substrate 7 mounted by a substrate holder 6,
A heater 5 for heating the silicon substrate 7 and an ion source 2 are arranged. The inside of the vacuum container 1 is evacuated from the exhaust port 9 to 5 × 10 −7 Torr by an exhaust device (not shown).
第1図の装置を使用し、フエノールノボラツク樹脂−ナ
フトキシンアジド系感光剤からなるポジ型レジストを形
成した。Using the apparatus shown in FIG. 1, a positive resist made of a phenol novolak resin-naphthoxin azide type photosensitizer was formed.
アルカリ可溶性ポリマーとしてフエノールノボラツク樹
脂(群栄化学工業製、重量平均分子量2000)75重
量%と感光性溶解阻害剤として2,3,4−トリヒドロ
キシベンゾフエノンのナフトキノンジアジドスルホニル
エステル体(東洋合成工業製)25重量%とからなる感
光性樹脂組成物を、まず粒径0.5−2mm程度の微粒状
にし、次いでメノウ鉢にて粉状にした後、加圧して薄い
円柱状(直径100mm,厚さ1mm)のターゲット8とし
た。Naphthoquinone diazide sulfonyl ester of 2,3,4-trihydroxybenzophenone (75% by weight: phenol novolak resin (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd., weight average molecular weight: 2000)) as an alkali-soluble polymer and a photosensitive dissolution inhibitor (Toyo Gosei 25% by weight of a photosensitive resin composition is first made into fine particles having a particle size of about 0.5-2 mm, then powdered in an agate bowl, and pressed to form a thin columnar shape (diameter 100 mm). , And a target 8 having a thickness of 1 mm).
イオン源2から、約6〜10電子ボルトのエネルギーを
もったアルゴンイオンビーム20を発生させ、ターゲッ
ト8に照射すると、スパッタ粒子21が飛散し、6イン
チシリコンウエハー基板7上にフオトレジスト膜が形成
される。基板7の温度は約60℃であり、20分間の成
膜(イオン照射)時間で、1.2μmのフオトレジスト
膜が得られた。触針式膜厚計を用いて測定した膜厚のバ
ラツキは、0.1μm以下であった。When an argon ion beam 20 having an energy of about 6 to 10 electron volts is generated from the ion source 2 and irradiated on the target 8, sputtered particles 21 are scattered and a photoresist film is formed on the 6 inch silicon wafer substrate 7. To be done. The temperature of the substrate 7 was about 60 ° C., and a photoresist film of 1.2 μm was obtained in 20 minutes of film formation (ion irradiation) time. The variation in the film thickness measured using the stylus type film thickness meter was 0.1 μm or less.
ストライプ状パターンのマスク(ストライプ幅1μm、
ピツチ42μm)を用い、光源に(株)キヤノン社製PL
A501F(11.0mW/cm2,405nm)を用いて4秒
間露光した後、市販の現像液NMD−3(東京応化製)
で現像した。次に、平行平板のドライエツチング装置を
用いて、CHF3ガス圧10mTorr、周波数13.56MHz
のもとで5分間エツチングし、市販の剥離液S−502
(東京応化製)によりレジスト膜を除去した。(剥離条
件:140℃、10分間)。Striped pattern mask (stripe width 1 μm,
Pitch 42 μm) and used as a light source PL manufactured by Canon Inc.
After exposing for 4 seconds using A501F (11.0 mW / cm 2 , 405 nm), a commercially available developer NMD-3 (manufactured by Tokyo Ohka)
Developed. Next, using a parallel plate dry etching device, CHF 3 gas pressure 10 mTorr, frequency 13.56 MHz
Etching for 5 minutes under a vacuum, commercial stripper S-502
The resist film was removed by (manufactured by Tokyo Ohka). (Peeling conditions: 140 ° C., 10 minutes).
比較のために上記フエノールノボラツク樹脂−ナフトキ
ノンアジド系感光剤をエチルセロソルブアセテートに溶
解させ、回転塗布後プリベーク(85℃、25分)、ポ
ストベーク(145℃、20分)を経てレジスト膜を形
成した。次いで、現像,エツチング,剥離を同様のプロ
セスで行なった。For comparison, the above-mentioned phenol novolak resin-naphthoquinone azide-based photosensitizer was dissolved in ethyl cellosolve acetate, spin-coated after pre-baking (85 ° C., 25 minutes) and post-baking (145 ° C., 20 minutes) to form a resist film. did. Then, development, etching and peeling were performed in the same process.
上記2つの試料を走査型電子顕微鏡で観察した結果、ピ
ツチ2μm,幅1μm,深さ0.5μmの良好なストラ
イプパターンがいずれの試料についても形成されている
ことを確認した。As a result of observing the above two samples with a scanning electron microscope, it was confirmed that a good stripe pattern having a pitch of 2 μm, a width of 1 μm, and a depth of 0.5 μm was formed in each sample.
(実施例 その2) 第2図は、実施例その1と同様のホトレジストを、アル
ミニウム板上に形成するのに本発明を適用した場合の装
置構成図である。図に示すように真空容器1には、原料
物質である4つのターゲット8,基板ホールダ6に取付
けられた基板7,基板ホールダ6を2次元的に移動でき
るX−Yステージ17、並びに2つのイオン源2とが配
置される。真空容器1は、第1図の装置と同様に真空排
気される。(Example 2) FIG. 2 is an apparatus configuration diagram in the case where the present invention is applied to form a photoresist similar to that of Example 1 on an aluminum plate. As shown in the figure, the vacuum container 1 includes four targets 8 which are raw materials, a substrate 7 attached to the substrate holder 6, an XY stage 17 capable of moving the substrate holder 6 two-dimensionally, and two ions. Source 2 is arranged. The vacuum container 1 is evacuated as in the apparatus shown in FIG.
1つのターゲットの寸法は、150mm×150mm(厚み
1mm)であり、作成方法については、実施例その1と全
く同じである。基板7は、表面研磨した500mm×50
0mm(厚み3mm)のアルミニウム板を用いた。ターゲッ
ト8を、イオン源2で発生させた約6〜10電子ボルト
のアルゴンイオンビーム20で照射し、スパッタされた
粒子21を基板7に付着堆積させ、フオトレジスト膜を
形成した。その際、X−Yステージ17を移動させるこ
とにより、基板7を2次元的に移動させながら成膜し
た。成膜時間は約40分で、形成されたレジスト膜の膜
厚は中央付近で1.3μm、4隅では1〜1.2μmで
ほぼ均一に成膜されていることを確認した。The size of one target is 150 mm × 150 mm (thickness 1 mm), and the manufacturing method is exactly the same as in Example 1 above. The substrate 7 is a surface-polished 500 mm × 50
An aluminum plate of 0 mm (thickness 3 mm) was used. The target 8 was irradiated with the argon ion beam 20 of about 6 to 10 electron volts generated by the ion source 2 to deposit the sputtered particles 21 on the substrate 7 to form a photoresist film. At that time, the film was formed while moving the substrate 7 two-dimensionally by moving the XY stage 17. It was confirmed that the film formation time was about 40 minutes, and the thickness of the formed resist film was 1.3 μm near the center and 1 to 1.2 μm at the four corners, and the film was formed substantially uniformly.
実施例その1で用いたマスクを使い、4隅と中央の5ケ
所をパターン露光し、次いでエツチング,剥離を行なっ
た。エツチングは、実施例その1と同じ装置を使用し、
AlCl3ガス5mTorrの下で5分間行った。剥離は実
施例その1と同様にした。Using the mask used in Example 1, pattern exposure was carried out at 4 corners and 5 locations at the center, and then etching and peeling were performed. Etching uses the same device as in Example 1,
It was performed under an AlCl 3 gas of 5 mTorr for 5 minutes. The peeling was the same as in Example 1.
5ケ所の表面を走査型電子顕微鏡で観察し、実施例その
1と同様のストライプパターンが形成されることを確認
した。The surface of the five places was observed with a scanning electron microscope, and it was confirmed that the same stripe pattern as in Example 1 was formed.
実施例その1,2に示したように、本発明によれば、ウ
ェットプロセスでは困難な大面積のパターニングが可能
になり、しかも、従来のドライプロセスの欠点とされた
フオトレジストの感度、あるいは成膜速度も大幅に改善
される。これは、本発明では、低エネルギーイオンビー
ム(粒子線)のスパッタリングを利用することにより、
これまで開発された高感度のレジスト材料がそのままド
ライプロセス系で使用可能になり、その有機化合物から
なるターゲットのスパッタ率が従来の無機レジスト材の
スパッタ率に対してかなり高いためである。As shown in Examples 1 and 2, according to the present invention, patterning of a large area, which is difficult in the wet process, is possible, and the sensitivity of the photoresist, which is a drawback of the conventional dry process, or the formation of the photoresist is not satisfactory. Membrane speed is also greatly improved. This is because in the present invention, by utilizing the low energy ion beam (particle beam) sputtering,
This is because the highly sensitive resist material developed so far can be used as it is in the dry process system, and the sputtering rate of the target made of the organic compound is considerably higher than that of the conventional inorganic resist material.
(実施例 その3) 第1図に記載した装置を使用し、シリコン基板上にポリ
イミド膜(絶縁膜)を形成した。ターゲット8は、4−
アミノフタル酸無水物を加圧形成した薄い円柱状のもの
を、基板7は300℃に加熱した6インチシリコンウエ
ハーを用いた。なお、ターゲット8は、室温程度に冷却
した。(Example 3) Using the apparatus shown in FIG. 1, a polyimide film (insulating film) was formed on a silicon substrate. Target 8 is 4-
A thin columnar body obtained by pressure-forming aminophthalic anhydride was used, and a 6-inch silicon wafer heated to 300 ° C. was used as the substrate 7. The target 8 was cooled to about room temperature.
ターゲット8に、約6〜10電子ボルトのアルゴンを照
射し、ターゲット8をスパッタして、基板7上にポリイ
ミド膜を形成した。約25分間の成膜時間で膜厚1.5μ
mのポリイミド膜を得た。形成したポリイミド膜は強靱
で分子量低下によって生じる脆さは見られなかった。The target 8 was irradiated with argon of about 6 to 10 electron volts, and the target 8 was sputtered to form a polyimide film on the substrate 7. Film thickness of 1.5μ in about 25 minutes
A polyimide film of m was obtained. The formed polyimide film was tough and did not show brittleness caused by a decrease in molecular weight.
成膜ポリイミド膜が良好な絶縁特性を有していることを
電気抵抗の測定から確認した。更に、ウェットプロセス
では避けることが難しいピンホールの無い膜が形成され
たことを確認した。It was confirmed from the measurement of electric resistance that the formed polyimide film had good insulating properties. Furthermore, it was confirmed that a film without pinholes, which was difficult to avoid by the wet process, was formed.
本発明によれば、これまで加熱によって重合が進行し、
真空蒸着法などで成膜が困難とされた4−アミノフタル
酸無水物に代表される1分子中にアミノ基と互いに隣接
する2つのカルボン酸、またはそのエステル化合物,酸
無水物とを有する化合物を、ほとんど変化させることな
くスパッタリングし、基板上に堆積させ、その基板上で
重合させることが可能になる。その結果、ピンホールの
無い絶縁性能に優れたポリイミド膜が得られる。According to the present invention, until now the polymerization proceeds by heating,
A compound having two carboxylic acids adjacent to each other and an amino group and an ester compound or acid anhydride thereof in one molecule, represented by 4-aminophthalic anhydride, which is difficult to form a film by a vacuum deposition method or the like. , Can be sputtered, deposited on a substrate and polymerized on the substrate with little change. As a result, a polyimide film having excellent insulation performance without pinholes can be obtained.
(実施例 その4) 第3図は、含フッ素ポリマー膜をアルミ基板上に形成す
るのに本発明を適用した場合の装置構成図である。図に
示すように、真空容器1には、ガス供給管11,冷却ヘ
ツド10,基板ホールダ6に取付けられた基板7,加熱
用ヒータ5,イオン源2、並びにレーザ光発生装置15
が配置される。真空容器1は、排気口9から排気装置
(図示せず)により1×10-7Torr程度まで真空排気さ
れる。冷却ヘツド10は、冷凍機(図示せず)で液体窒
素温度程度まで冷却できる。レーザ光発生装置15は、
パルス動作のCO2レーザであり、出力は最大1ジユー
ルである。(Example 4) FIG. 3 is an apparatus configuration diagram in the case where the present invention is applied to form a fluoropolymer film on an aluminum substrate. As shown in the figure, the vacuum container 1 includes a gas supply pipe 11, a cooling head 10, a substrate 7 attached to a substrate holder 6, a heater 5 for heating, an ion source 2, and a laser light generator 15.
Are placed. The vacuum container 1 is evacuated from the exhaust port 9 to about 1 × 10 −7 Torr by an exhaust device (not shown). The cooling head 10 can be cooled to a liquid nitrogen temperature level by a refrigerator (not shown). The laser light generator 15 is
It is a pulsed CO 2 laser with an output of up to 1 J.
成膜は次のように行なった、。HCF3とC2F2の混合ガ
スをガス供給管(ノズル)11から液体窒素温度に冷や
した冷却ヘツド10上に導入し、固化層23を形成し、
これをターゲットとした。イオン源2で発生させた約6
〜10電子ボルトのアルゴンイオンビーム20で固化層
23を照射するとともに、波長10.6μmの赤外レーザ
光22、0.5ジユールを照射すると、スパッタされた粒
子(分子)21が飛散する。その粒子21の1部は、1
00℃に保持した鏡面研磨された5インチアルミニウム
基板(厚み1mm)7上に付着堆積し、薄膜が形成され
る。以下の評価試験のために、膜厚100Åの成膜を行
なった。なお、レーザ光22はラジカルの生成を増加す
るために照射される。レーザ光22を照射しなくとも、
成膜は可能であるが、その場合は成膜速度は低下する。The film formation was performed as follows. A mixed gas of HCF 3 and C 2 F 2 is introduced from a gas supply pipe (nozzle) 11 onto the cooling head 10 cooled to the liquid nitrogen temperature to form a solidified layer 23,
This was the target. About 6 generated by ion source 2
When the solidified layer 23 is irradiated with the argon ion beam 20 of 10 electron volts and the infrared laser light 22 having a wavelength of 10.6 μm and 0.5 diule are irradiated, the sputtered particles (molecules) 21 are scattered. Part of the particle 21 is 1
A thin film is formed by depositing on a mirror-polished 5-inch aluminum substrate (thickness 1 mm) 7 held at 00 ° C. For the following evaluation test, a film having a film thickness of 100 Å was formed. The laser light 22 is applied to increase the production of radicals. Without irradiating the laser light 22
Film formation is possible, but in that case the film formation rate is reduced.
得られた膜は、架橋高分子と推定され、構成元素比は
C:34.8%,H:12.3%,F:52.6%である。成膜
速度は500Å/分である。この含フッ素ポリマー膜を
コートしたアルミニウム基板を、摺動試験機にかけて潤
滑性能を試験した。直径30mmの球面サフアイア摺動子
を用い、荷重20g,周速20m/sの条件で、200
00回転後の表面を目視観測し、潤滑層が破壊されてい
ないことを確認し、この膜が優れた潤滑性能をもってい
ることが明らかになった。また、この膜は良好な耐食性
を有していることを確認した。The obtained film was estimated to be a cross-linked polymer, and the constituent element ratios were C: 34.8%, H: 12.3%, and F: 52.6%. The deposition rate is 500Å / min. The aluminum substrate coated with this fluorine-containing polymer film was tested for lubrication performance by using a sliding tester. Using a spherical sapphire slider with a diameter of 30 mm, a load of 20 g and a peripheral speed of 20 m / s
The surface after 00 rotation was visually observed and it was confirmed that the lubricating layer was not broken, and it was revealed that this film had excellent lubricating performance. It was also confirmed that this film has good corrosion resistance.
比較のために、本実施例で用いたのと同じ混合ガスを用
いて、プラズマ重合法でも成膜を行なった。得られた膜
は、3次元的に架橋しており、良好な潤滑性能は得られ
ているが、腐食し易いことが判明した。成膜速度は35
0Å/分程度である。For comparison, film formation was also performed by the plasma polymerization method using the same mixed gas used in this example. It was found that the obtained film was three-dimensionally crosslinked and had good lubricating performance, but was easily corroded. Deposition rate is 35
It is about 0Å / min.
本発明によれば、HCF3とC2F6混合ガスの固化層を、
低エネルギーのイオンで照射することにより、基板上に
鎖状の架橋高分子の薄膜を形成でき、良好な摺動性能を
実現できるばかりでなく、従来のプラズマ重合法に比較
して、耐食性が向上し、成膜速度も高くなる効果があ
る。According to the present invention, the solidified layer of HCF 3 and C 2 F 6 mixed gas is
By irradiating with low-energy ions, it is possible to form a chain-like crosslinked polymer thin film on the substrate and not only achieve good sliding performance, but also improve corrosion resistance compared to conventional plasma polymerization methods. However, there is an effect that the film forming rate becomes high.
第3図の装置を用いた成膜において、固化層を形成する
ための原料物質の圧力・温度の成膜条件については、言
及していない。この点に関して、詳しく説明する。In the film formation using the apparatus of FIG. 3, the film forming conditions of the pressure and temperature of the raw material for forming the solidified layer are not mentioned. This point will be described in detail.
本発明の一実施例を第4図により説明する。同図は、原
料物質の圧力・温度制御が可能な薄膜形成装置の装置構
成図である。図に示すように、真空容器1にイオン源2
が、真空容器1内には基板ホールダ6に取付けられた基
板7、原料物質の固化層を形成するための冷却ヘツド1
0、並びに常温,常圧で気体、あるいは液体の原料物質
を真空中に導入するための原料物質導入管40が配置さ
れている。原料物質導入管40への原料物質の供給は、
圧力・温度制御室42から行なわれるが、圧力・温度制
御室42では原料物質の流量を変化させることで圧力
を、冷却板41とヒータ43を動作させることにより、
原料物質の温度を制御できる。An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a device configuration diagram of a thin film forming device capable of controlling the pressure / temperature of a raw material. As shown in FIG.
However, in the vacuum container 1, the substrate 7 attached to the substrate holder 6 and the cooling head 1 for forming the solidified layer of the raw material
A raw material introduction pipe 40 for introducing a gas or liquid raw material into a vacuum at 0, normal temperature and normal pressure is arranged. The supply of the raw material to the raw material introduction pipe 40 is
The operation is performed from the pressure / temperature control chamber 42. In the pressure / temperature control chamber 42, the pressure is changed by changing the flow rate of the raw material, and the cooling plate 41 and the heater 43 are operated.
The temperature of the raw material can be controlled.
第4図の装置は次のように動作する。冷却ヘッド10上
に、原料物質導入管40から有機化合物からなり、所定
の圧力・温度になった原料物質が供給される。冷却ヘッ
ド10は、冷凍機(図示せず)により、原料物質の凝固
温度以下に保持されているため、固化層23が形成され
る。この固化層23を、イオン源2で発生させた約10
電子ボルト以下のイオンビームで照射すると、固化層2
3から粒子がスパッタし、所定の温度に保たれた基板7
上に有機化合物の薄膜が形成される。The device of FIG. 4 operates as follows. A raw material made of an organic compound and having a predetermined pressure and temperature is supplied onto the cooling head 10 from the raw material introduction pipe 40. Since the cooling head 10 is kept at the solidification temperature of the raw material or lower by the refrigerator (not shown), the solidified layer 23 is formed. The solidified layer 23 is generated by the ion source 2 and is about 10
When irradiated with an ion beam of an electron volt or less, the solidified layer 2
Substrate 7 in which particles were sputtered from 3 and kept at a predetermined temperature
A thin film of an organic compound is formed on top.
原料物質が気体の場合、原料物質導入管40からの気体
の供給(吹き出し)は、その速度が音速以下で行なわれ
るように、圧力・温度制御室42で制御する。音速以上
の速度で気体を吹き出すと、真空容器1内に衝撃波が発
生し、成膜にも好ましくない影響を及ぼす。しかし、気
体の吹き出し速度が音速以下の場合は、速度が高い程、
固化層23の成長が早いことがわかった。従って、成膜
にあたってはスパッタによる固化層23の減少を過不足
なく補充する最適な気体の吹き出し速度を設定するのが
好ましい。When the raw material is a gas, the pressure / temperature control chamber 42 controls the supply (blowing) of the gas from the raw material introduction pipe 40 so that the speed is equal to or lower than the speed of sound. If the gas is blown out at a speed equal to or higher than the speed of sound, a shock wave is generated in the vacuum container 1, which adversely affects the film formation. However, if the blowing speed of the gas is lower than the speed of sound, the higher the speed,
It was found that the solidified layer 23 grew quickly. Therefore, at the time of film formation, it is preferable to set an optimum gas blowing rate for supplementing the decrease in the solidified layer 23 due to sputtering without excess or deficiency.
一般的には、有機化合物の温度変化による組成変化等の
影響を少なくするため、原料物質の温度と冷却ヘッド1
0の温度差は小さいほうが良い。気体状の原料物質を用
いる場合、これまで成膜に用いた原料物質の範囲では、
原料物質の温度を沸点より5℃ないし10℃高くし、冷
却ヘッド10の温度は、原料物質の融点より5℃ないし
10℃低くすると良好な成膜ができた。Generally, in order to reduce the influence of the composition change due to the temperature change of the organic compound, the temperature of the raw material and the cooling head 1
The smaller the temperature difference of 0, the better. When using a gaseous source material, in the range of the source material used for film formation so far,
Good film formation was achieved by raising the temperature of the raw material by 5 to 10 ° C. above the boiling point and by lowering the temperature of the cooling head 10 by 5 to 10 ° C. below the melting point of the raw material.
次に原料物質の具体例として、テトラフルオロエチレン
(CF2=CF2)を用いた場合について説明する。原
料物質の温度を−70℃,冷却ヘッド10の温度を−1
50℃とすると、融点−142.5℃の原料物質は固化層2
3を形成する。これを、約6〜10電子ボルトのアルゴ
ンイオンビーム20で照射することによりスパッタし、
100℃に保持したアルミニウム基板7に薄膜を形成し
た。形成された薄膜の構成元素比を調べた結果、形成さ
れた薄膜はポリテトラフルオロエチレン であり、原料物質の温度を室温として成膜した場合に見
られた組成の乱れも、ほとんど無いことがわかった。Next, a case where tetrafluoroethylene (CF 2 = CF 2 ) is used will be described as a specific example of the raw material. The temperature of the raw material is -70 ° C, and the temperature of the cooling head 10 is -1.
When the temperature is 50 ° C., the raw material having a melting point of −142.5 ° C. is the solidified layer 2
3 is formed. This is sputtered by irradiating it with an argon ion beam 20 of about 6 to 10 electron volts,
A thin film was formed on the aluminum substrate 7 kept at 100 ° C. As a result of examining the constituent element ratio of the formed thin film, the formed thin film was polytetrafluoroethylene. Therefore, it was found that there was almost no compositional disorder observed when the film was formed with the temperature of the raw material being room temperature.
第5図は、原料物質の圧力・温度制御が可能な薄膜形成
装置の変形例である。この装置は、基板7を照射するた
めのイオン源45が配置されている以外は、第4図の装
置と同じである。第5図の装置を使用し、原料物質テト
ラフルオロエチレンを用いて、アルミニウム基板7上
に、薄膜を形成した。形成された膜は、第4図の装置で
形成された膜と同様な、組成の乱れの少ないポリテトラ
フルオロエチレンであることを確認した。成膜時にイオ
ン源45で発生させた約5電子ボルトのアルゴンイオン
ビームで基板7を照射しているため、形成された膜は第
4図の装置を用いて形成した膜に比較して、ち密で、更
に基板7との密着性が良いことが明らかになった。FIG. 5 is a modification of the thin film forming apparatus capable of controlling the pressure / temperature of the raw material. This device is the same as the device of FIG. 4 except that an ion source 45 for irradiating the substrate 7 is arranged. A thin film was formed on the aluminum substrate 7 using the raw material tetrafluoroethylene, using the apparatus shown in FIG. It was confirmed that the formed film was polytetrafluoroethylene with less disorder in composition, similar to the film formed by the apparatus in FIG. Since the substrate 7 is irradiated with the argon ion beam of about 5 electron volts generated by the ion source 45 at the time of film formation, the formed film is denser than the film formed using the apparatus of FIG. Then, it was revealed that the adhesiveness with the substrate 7 was better.
第6図は、原料物質の圧力・温度制御が可能な薄膜形成
装置の別の変形例である。同図の装置は第4図とほとん
ど同じであるが、原料物質導入管40が、冷却ヘッド1
0の上方を移動できるようにした点が異なっている。本
装置を用いれば、固化層23の厚さを均一にでき、スパ
ッタで基板7上に形成される薄膜の膜厚分布を均一にで
きる効果がある。第7図は、原料物質導入管40の原料
物質吹き出し部の変形例を示したものである。第7図
(a)は吹き出し部に多数の穴をあけたもの、同図
(b)は吹き出し部をテーパー状に広げ、原料物質が広
範囲に広がるようにしたもの、同図(c)は1つ、ある
いは複数の穴を有する吹き出し部が首振り運動をするよ
うにしたものである。これらの吹き出し部をもつ装置で
成膜を行なうと、形成される薄膜の膜厚が一層均一にな
るという効果がある。FIG. 6 shows another modification of the thin film forming apparatus capable of controlling the pressure / temperature of the raw material. The apparatus of the same figure is almost the same as that of FIG.
The difference is that it can move above 0. By using this apparatus, the solidified layer 23 can be made uniform in thickness, and the film thickness distribution of the thin film formed on the substrate 7 by sputtering can be made uniform. FIG. 7 shows a modification of the raw material blowing section of the raw material introducing pipe 40. FIG. 7 (a) shows a blowout portion with a large number of holes, FIG. 7 (b) shows a blowout portion which is expanded in a tapered shape so that the raw material is spread over a wide range, and FIG. 7 (c) shows 1 The blowing part having one or a plurality of holes makes a swinging motion. When a film is formed by an apparatus having these blowing parts, there is an effect that the film thickness of the formed thin film becomes more uniform.
上述した如く、第3図の装置で、良好な潤滑性能を有す
る有機薄膜が形成できることを確認した。しかし、この
薄膜形成法を、実際の製造工程に適用するためには、大
面積にわたって均一な成膜を行なう装置を開発する必要
がある。以下では、大面積薄膜形成装置について説明す
る。As described above, it was confirmed that the apparatus shown in FIG. 3 could form an organic thin film having good lubricating performance. However, in order to apply this thin film forming method to an actual manufacturing process, it is necessary to develop an apparatus for forming a uniform film over a large area. The large area thin film forming apparatus will be described below.
第8図、及び第9図を用いて、大面積薄膜形成装置の構
造と動作を説明する。第8図に示すうに、真空容器1内
には、イオン源2、常温常圧でガスあるいは液体状の原
料物質を真空中へ導入するための導入管3,冷却ヘッド
4,加熱用フイラメント5,基板ホールダ6、並びに基
板7が配置される。原料物質導入管3は、パイプ状をし
ており、その管表面に軸方向に少なくとも一列に複数個
の穴が開いている。基板7は、第8図で紙面に垂直な方
向に長い直方体(厚さは薄い)をしている。冷却ヘッド
4は、第9図に示すように円柱形をしており、冷凍機及
び駆動機構25により、最低で液体窒素温度程度に冷却
するとともに、中心軸のまわりにすることが回転可能で
ある。真空容器1は排気装置(図示せず)によって、1
×10-7Torr程に真空排気される。The structure and operation of the large-area thin film forming apparatus will be described with reference to FIGS. 8 and 9. As shown in FIG. 8, in the vacuum container 1, an ion source 2, an introduction pipe 3 for introducing a gas or liquid raw material into a vacuum at room temperature and normal pressure 3, a cooling head 4, a heating filament 5, A substrate holder 6 and a substrate 7 are arranged. The raw material introduction pipe 3 has a pipe shape, and a plurality of holes are formed in the pipe surface in at least one row in the axial direction. The substrate 7 is a rectangular parallelepiped (thickness is thin) that is long in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. The cooling head 4 has a columnar shape as shown in FIG. 9, and is cooled to a liquid nitrogen temperature at a minimum by a refrigerator and a drive mechanism 25, and can be rotated around a central axis. . The vacuum container 1 is set to 1 by an exhaust device (not shown).
It is evacuated to about 10 −7 Torr.
例えば、HCF3とC2F6混合ガスを、原料物質供給管3
により真空中に導入し、冷却ヘッド4の表面に混合ガス
の固化層を形成する。その固化層を、約6〜10電子ボ
ルトのエネルギーにもつアルゴンイオンビーム20で照
射すると、スパッタされた粒子21は、100℃程度に
保持されたアルミニウム基板7に付着堆積し、有機薄膜
が形成される。その際、図で示していないが、上記固化
層の付近をCO2レーザ光で照射し、ラジカルの生成を
促進すれば成膜速度を向上させられる。第8図の装置に
より縦長、あるいは横長の大面積基板に薄膜を形成する
ことができる。For example, a mixed gas of HCF 3 and C 2 F 6 is supplied to the raw material supply pipe 3
Then, it is introduced into a vacuum to form a solidified layer of the mixed gas on the surface of the cooling head 4. When the solidified layer is irradiated with an argon ion beam 20 having an energy of about 6 to 10 electron volts, the sputtered particles 21 are deposited and deposited on the aluminum substrate 7 kept at about 100 ° C. to form an organic thin film. It At this time, although not shown in the figure, the film formation rate can be improved by irradiating the vicinity of the solidified layer with CO 2 laser light to promote the generation of radicals. With the apparatus shown in FIG. 8, a thin film can be formed on a vertically or horizontally large area substrate.
大面積薄膜形成装置の別の例を、第10図を用いて説明
する。本装置では、真空容器1の中に、イオン源2,原
料導入管3,冷却ヘッド4、並びに加熱用フイラメント
5が配置されていることは、第8図の装置と同じである
が、基板7はほぼ正方形の大面積のものであり、基板送
り機構19により図中、矢印の方向に移動できる点が異
なる。Another example of the large-area thin film forming apparatus will be described with reference to FIG. In this apparatus, the ion source 2, the raw material introducing pipe 3, the cooling head 4, and the heating filament 5 are arranged in the vacuum container 1 as in the apparatus shown in FIG. Is a substantially square large area, and differs in that it can be moved in the direction of the arrow by the substrate feeding mechanism 19.
本装置における成膜においても、原料供給管3から真空
中に導入した原料物質の固化層を冷却ヘッド4表面に形
成し、イオン源2からのイオンビームでスパッタリング
を起こし、基板7上に薄膜を形成するのは、第8図の装
置の場合と同じであるが、その際、基板7を矢印の方向
に移動させながら成膜することにより、成膜部分が正方
形の大面積基板でも、ほぼ膜質、膜質が均一な有機薄膜
が形成できる。また、冷却ヘッド4は回転させるため、
原料物質の固化層を形成する部分と、イオンビーム20
の照射される部分を分離できるので、大量のイオンビー
ムを照射でき、その分成膜速度が高くなる。Also in the film formation in this apparatus, a solidified layer of the raw material introduced into the vacuum from the raw material supply pipe 3 is formed on the surface of the cooling head 4, and the ion beam from the ion source 2 causes sputtering to form a thin film on the substrate 7. The formation is the same as in the case of the apparatus of FIG. 8, but at this time, the film formation is performed while moving the substrate 7 in the direction of the arrow, so that even if the film formation portion is a large area substrate having a square shape, the film quality is almost the same. An organic thin film with uniform film quality can be formed. Further, since the cooling head 4 is rotated,
The ion beam 20 and the portion forming the solidified layer of the raw material
Since it is possible to separate the portion to be irradiated with, a large amount of ion beam can be irradiated, and the film forming rate becomes higher accordingly.
大面積薄膜形成装置の更に別の例を、第11図を用いて
説明する。本装置では、真空容器1の中に、イオン源
2,原料導入管3,冷却ヘッド4,加熱用フイラメント
5,基板7並びに基板送り機構19が配置されているこ
とは、第10図の装置と同じであるが、スパッタ粒子を
整形するスリット30、及び基板の送り(移動)速度を
変えるための速度制御回路32を備えている点が異な
る。Another example of the large-area thin film forming apparatus will be described with reference to FIG. In this apparatus, the ion source 2, the raw material introducing tube 3, the cooling head 4, the heating filament 5, the substrate 7, and the substrate feeding mechanism 19 are arranged in the vacuum container 1 as compared with the apparatus shown in FIG. Although the same, the difference is that a slit 30 for shaping sputtered particles and a speed control circuit 32 for changing the feeding (moving) speed of the substrate are provided.
本装置における成膜においても、冷却ヘッド4の表面に
形成した原料物質の固化層を、イオンビーム20で照射
し、スパッタされた粒子21を、基板7を移動させなが
ら、薄膜を形成するのは、第10図の場合と同様であ
る。その際、基板の送り速度を速度制御回路32で制御
し、またスリット30を用いることにより、基板7上に
形成された薄膜の厚さを任意に設定できるとともに、基
板7上の特定部位にのみ、選択的成膜を行なうことも可
能である。これは、特にディスプレイ用の薄膜トランジ
スタ形成プロセスにおいて有用である。Also in the film formation in this apparatus, it is possible to irradiate the solidified layer of the raw material formed on the surface of the cooling head 4 with the ion beam 20 and form the thin film while moving the sputtered particles 21 on the substrate 7. , Which is similar to the case of FIG. At that time, the thickness of the thin film formed on the substrate 7 can be arbitrarily set by controlling the feed speed of the substrate by the speed control circuit 32 and using the slit 30, and only at a specific portion on the substrate 7. It is also possible to perform selective film formation. This is particularly useful in the thin film transistor formation process for displays.
これまでの実施例では、ターゲット、あるいは冷却ヘッ
ド表面に形成された固化層を照射するのにイオンビーム
を用いているが、中性粒子ビームやプラズマなどのその
他の粒子線を用いても良い。粒子の種類についてもアル
ゴン以外のものを用いても同様の効果が得られる。成膜
速度は粒子の種類によって異なる。In the above embodiments, the ion beam is used to irradiate the target or the solidified layer formed on the surface of the cooling head, but other particle beams such as a neutral particle beam and plasma may be used. Similar effects can be obtained by using particles other than argon. The film formation rate depends on the type of particles.
ところで、50電子ボルト以下の極めて低いエネルギー
の粒子線を発生させる手段としては、プラズマ源から高
エネルギーの該電粒子を引き出した後、減速して、低い
エネルギーの粒子線(通常、イオンビーム)を得る方法
がよく行なわれる。しかし、この方法では、減速の際粒
子線の発散を抑えるために、静電レンズを用いており、
大面積で粒子線を引出すと収束効果が小さくなるため、
大面積の粒子線を得るのは困難であった。そこで、本発
明ではスパッタリング現象を利用した粒子線発生器を使
用している。ターゲット、あるいは原料物質の固化層を
照射するための粒子線の粒子としては、ターゲット等や
基板上に形成された膜への粒子の取り込みをできるだけ
少なくするため、常温で気体のものが望ましい。本発明
での粒子線発生器では、真空中に設けた冷却板に、粒子
線の原料となるガスを供給し、冷却板上で供給されたガ
スを固化させ、それを数キロボルトの希ガスイオンで照
射する。その際、スパッタリングで放出される粒子を、
ビーム状に取出している。By the way, as a means for generating an extremely low energy particle beam of 50 electron volts or less, after extracting the high energy electron particles from the plasma source, the electron beam is decelerated to generate a low energy particle beam (usually an ion beam). The way to get is often done. However, in this method, in order to suppress the divergence of particle beams during deceleration, an electrostatic lens is used,
If the particle beam is drawn out in a large area, the convergence effect will decrease, so
It was difficult to obtain a large-area particle beam. Therefore, in the present invention, a particle beam generator utilizing the sputtering phenomenon is used. As the particles of the particle beam for irradiating the target or the solidified layer of the raw material, it is desirable that the particles be a gas at room temperature in order to minimize the incorporation of the particles into the target or the film formed on the substrate. In the particle beam generator according to the present invention, a cooling plate provided in a vacuum is supplied with a gas serving as a raw material of the particle beam, the gas supplied on the cooling plate is solidified, and a rare gas ion of several kilovolts is supplied. Irradiate with. At that time, the particles emitted by sputtering,
It is taken out in the shape of a beam.
以下、第12図を用いて、粒子発生器の構造と動作を説
明する。該図に示す如く、粒子発生器は、真空容器50
0、同容器500内、又は気密を保って隣接して置かれ
た冷却板505、ガス供給管512、イオン源501、
電子ビーム発生器517などから成る。イオン源501
は、ガス供給器513からガスが供給され、電源502
で制御される。冷却板505は冷凍機506で冷却され
るとともに、絶縁物509で真空容器500とは電気的
に絶縁されており、バイアス電源510により直流バイ
アスが印加される。ガス供給管512には、ガス供給管
513より原料ガスが供給される。The structure and operation of the particle generator will be described below with reference to FIG. As shown in the figure, the particle generator comprises a vacuum container 50.
0, a cooling plate 505, a gas supply pipe 512, an ion source 501, which are placed in the same container 500 or adjacent to each other while keeping airtightness.
It consists of an electron beam generator 517 and the like. Ion source 501
Is supplied with gas from the gas supplier 513, and the power source 502
Controlled by. The cooling plate 505 is cooled by the refrigerator 506, is electrically insulated from the vacuum container 500 by the insulator 509, and a DC bias is applied by the bias power supply 510. The raw material gas is supplied to the gas supply pipe 512 from the gas supply pipe 513.
なお、上記粒子発生器は、ターゲット524,基板52
5を含む成膜室520,排気装置521と気密を保って
連結されている。そして、真空容器500,成膜室52
0を排気装置521で1×10-6Torr程度の真空にす
る。冷却板505を液体窒素温度(−196℃)程度に
冷却し、ガス供給管512からアルゴンガスを供給する
と、冷却板505にアルゴンガスが付着し固化される。
この固化されたアルゴンガス507に、イオン源501
で発生した3キロ電子ボルトのアルゴンイオンを照射す
ると、アルゴンのスパッタ粒子515が放出される。これ
に電子ビーム518を照射することにより、多くのスパ
ッタ粒子515がイオン化される。スパッタ粒子は、放
射状に広がるが、そのうち概略冷却板505の表面に垂
直な方向に飛散するスパッタ粒子が、イオンビーム51
9として、粒子発生器から取出せる。It should be noted that the particle generator is composed of the target 524 and the substrate 52.
The film forming chamber 520 including 5 and the exhaust device 521 are connected in an airtight manner. Then, the vacuum container 500 and the film forming chamber 52
0 is evacuated to about 1 × 10 −6 Torr by the exhaust device 521. When the cooling plate 505 is cooled to a liquid nitrogen temperature (−196 ° C.) and argon gas is supplied from the gas supply pipe 512, the argon gas adheres to the cooling plate 505 and is solidified.
An ion source 501 is added to the solidified argon gas 507.
When the argon ions of 3 kiloelectron volts generated in 1 are irradiated, argon sputtered particles 515 are emitted. By irradiating this with the electron beam 518, many sputtered particles 515 are ionized. The sputtered particles spread radially, but among them, the sputtered particles scattered in a direction substantially perpendicular to the surface of the cooling plate 505 are ion beams 51.
9 can be taken out from the particle generator.
第13図は、イオンビーム519中のアルゴン粒子(イ
オン)のエネルギー分布を静電型エネルギー分析器で測
定したものである。ただし、冷却板505は接地してい
る。この測定では、アルゴン粒子のエネルギーは1電子
ボルト程度が多く、エネルギー分布の半値幅は数電子ボ
ルトである。第14図は、冷却板505のバイアス電位
を変えて、アルゴン粒子のエネルギー分布を測定し、バ
イアス電圧とアルゴン粒子の平均エネルギーとの関係を
求めたものである。バイアス電圧を8.5ボルト程度で、
およそ10電子ボルトのアルゴンイオンビームが得られ
ることがわかる。FIG. 13 shows the energy distribution of argon particles (ions) in the ion beam 519 measured by an electrostatic energy analyzer. However, the cooling plate 505 is grounded. In this measurement, the energy of argon particles is often about 1 electron volt, and the half width of the energy distribution is several electron volt. FIG. 14 shows the relationship between the bias voltage and the average energy of argon particles obtained by measuring the energy distribution of argon particles while changing the bias potential of the cooling plate 505. With a bias voltage of about 8.5 volts,
It can be seen that an argon ion beam of approximately 10 eV is obtained.
10電子ボルト程度のイオンビーム519は、ターゲッ
ト524に照射され、基板525に成膜がなされる。な
お、ここで説明した粒子線発生器は、成膜以外にも、ア
ルゴンガスのかわりに塩素ガスを用いて、低エネルギー
の塩素イオンビームを発生し、半導体などのエッチング
に用いることもできる。この粒子線発生器では、イオン
ビームを引出すのに、グリッドを用いていないので、エ
ッチングを行なう処理室でのごみが少なく、かつ、イオ
ンビームのエネルギーが低いため、被処理物に与えるダ
メージ(損傷)も少ないという利点がある。The target 524 is irradiated with the ion beam 519 of about 10 eV, and a film is formed on the substrate 525. In addition to the film formation, the particle beam generator described here can also be used for etching a semiconductor or the like by using chlorine gas instead of argon gas to generate a low energy chlorine ion beam. This particle beam generator does not use a grid to extract the ion beam, so there is less dust in the etching chamber and the energy of the ion beam is low. ) Also has the advantage of being small.
次に、第12図で説明した装置の変形例について説明す
る。第15図の装置は、冷却板505が球面状になって
いる以外は、第12図の装置と同じである。第15図の
装置は、固化されたガス507から放出されるスパッタ
粒子を、効率良くイオンビーム519にできる点が第1
2図の装置よりまさっている。なお、第12図の装置で
は、スパッタ粒子515をイオン化するのに、電子ビー
ム518を用いているが、そのかわりにレーザビームを
用いても良い。Next, a modified example of the device described in FIG. 12 will be described. The apparatus of FIG. 15 is the same as the apparatus of FIG. 12 except that the cooling plate 505 has a spherical shape. The first point of the apparatus shown in FIG. 15 is that the sputtered particles emitted from the solidified gas 507 can be efficiently converted into an ion beam 519.
It is superior to the device in Figure 2. In the apparatus of FIG. 12, the electron beam 518 is used to ionize the sputtered particles 515, but a laser beam may be used instead.
別な変形例である第16図の装置は、固化されたガス5
07を照射するために、2台のイオン源501を用いて
いる以外は、第12図の装置と同じである。第16図の
装置で発生できるイオンビーム519の量は、第12図
の装置での場合の約2倍になった。更に、イオンビーム
の量を増加させるためには、イオン源の数を更に増やす
ことも考えられる。Another modified example of the apparatus shown in FIG. 16 is that the solidified gas 5
The apparatus is the same as that of FIG. 12 except that two ion sources 501 are used to irradiate 07. The amount of the ion beam 519 that can be generated by the apparatus shown in FIG. 16 is about double that in the apparatus shown in FIG. Further, in order to increase the amount of ion beam, it is possible to further increase the number of ion sources.
以上説明した本発明によれば、有機化合物からなるター
ゲットを、約10電子ボルト以下の粒子線で照射するこ
とにより、ターゲット物質中の分子結合性の結合は切断
されるが、非分子結合性の結合は切断されることなく、
スパッタ粒子として、基板に付着堆積し、有機薄膜が形
成されるので、ピンホール,不純物の混入,分子組成や
分子配列の乱れ等が無い有機薄膜を形成できる効果があ
る。また、ターゲットを大型にしたり、基板を移動でき
るようにしたり、粒子線の照射量を増加させることは容
易であるから、基板に大面積の有機薄膜を従来よりも高
速に成膜できる効果もある。According to the present invention described above, by irradiating a target made of an organic compound with a particle beam of about 10 electron volts or less, the molecular bonding bond in the target material is broken, but the non-molecular bonding bond is broken. Bond is not broken,
As the sputtered particles are deposited and deposited on the substrate to form an organic thin film, there is an effect that an organic thin film can be formed without pinholes, contamination of impurities, disorder of molecular composition or molecular arrangement, and the like. In addition, it is easy to increase the size of the target, to move the substrate, and to increase the irradiation dose of the particle beam, so that it is possible to form a large-area organic thin film on the substrate at a higher speed than before. .
第1図,第2図、及び第3図はそれぞれ本発明の一実施
例の薄膜形成に用いた装置を示す構成図、第4図,第5
図、及び第6図は原料物質の圧力・温度を制御可能な薄
膜有機形成装置を示す構成図、第7図は第4図〜第6図
の装置の原料物質吹き出し部の構造図、第8図は本発明
の実施例の一つである大面積有機薄膜形成装置の構成
図、第9図は第8図の動作を説明するための説明図、第
10図、及び第11図は本発明の別の実施例である大面
積有機薄膜形成装置の構成図、第12図は本発明の実施
例において用いられている粒子線発生器の構成図、第1
3図,第14図は第12図の装置の特性を示す特性図、
第15図、及び第16図は本発明の実施例において用い
られているその他の粒子線発生器の構成図である。 1……真空容器、2……イオン源(粒子発生装置)、
3,11,40……ガス導入管、4,10……冷却ヘッ
ド、6……基板ホルダー、7……基板、8……ターゲッ
ト、15……レーザ光発生装置、17……X−Yステー
ジ、19……基板送り機構、20……イオンビーム、2
1……スパッタ粒子、22……レーザ光、23……固化
層、30……スリット、32……速度制御回路、42…
…圧力・温度制御室、45……イオン源、500……真
空容器、501……イオン源、505……冷却板、50
7……固化層、509……絶縁物、510……バイアス
電源、512……ガス供給管、513……ガス供給器、
515……スパッタ粒子、517……電子ビーム発生
器、518……電子ビーム、519……イオンビーム、
520……成膜室、524……ターゲット、525……
基板。1, FIG. 2, and FIG. 3 are configuration diagrams showing the apparatus used for thin film formation of one embodiment of the present invention, FIG. 4, FIG.
6 and 6 are configuration diagrams showing a thin film organic forming apparatus capable of controlling the pressure / temperature of a raw material, FIG. 7 is a structural diagram of a raw material blowing part of the apparatus of FIGS. 4 to 6, and FIG. FIG. 9 is a block diagram of a large-area organic thin film forming apparatus which is one of the embodiments of the present invention, FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the operation of FIG. 8, FIG. 10 and FIG. FIG. 12 is a constitutional view of a large area organic thin film forming apparatus which is another embodiment of the present invention, FIG. 12 is a constitutional view of a particle beam generator used in the embodiment of the present invention,
3 and 14 are characteristic diagrams showing the characteristic of the device of FIG. 12,
15 and 16 are configuration diagrams of another particle beam generator used in the embodiment of the present invention. 1 ... vacuum container, 2 ... ion source (particle generator),
3, 11, 40 ... Gas introduction tube, 4, 10 ... Cooling head, 6 ... Substrate holder, 7 ... Substrate, 8 ... Target, 15 ... Laser light generator, 17 ... XY stage , 19 ... Substrate feeding mechanism, 20 ... Ion beam, 2
1 ... Sputtered particles, 22 ... Laser light, 23 ... Solidified layer, 30 ... Slit, 32 ... Speed control circuit, 42 ...
... pressure / temperature control room, 45 ... ion source, 500 ... vacuum container, 501 ... ion source, 505 ... cooling plate, 50
7 ... Solidified layer, 509 ... Insulator, 510 ... Bias power supply, 512 ... Gas supply pipe, 513 ... Gas supply device,
515 ... Sputtered particles, 517 ... Electron beam generator, 518 ... Electron beam, 519 ... Ion beam,
520 ... Deposition chamber, 524 ... Target, 525 ...
substrate.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 孝義 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 三宅 潔 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 大畠 耕▲吉▼ 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 夏井 健一 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 蕨迫 光紀 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 有松 啓治 茨城県日立市国分町1丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Takayoshi Seki, 4026 Kuji Town, Hitachi City, Hitachi, Ibaraki Prefecture, Hitate Works, Ltd. (72) Inventor, Kiyoshi Miyake, 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki, Hitachi Co., Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Ko Ohata ▲ Kichi ▼ Kitamachi 4026, Hitachi City, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. (72) Inventor Kenichi Natsui Kujicho Hitachi City, Ibaraki Prefecture 4026 Hitachi, Ltd.Hitachi Factory Hitachi In the laboratory (72) Inventor Mitsunori Warabi, 1-280, Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo, Hitachi Central Research Laboratory (72) Inventor Keiji Arimatsu 1-1-1, Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Kokubun Co., Ltd. in the factory
Claims (28)
照射して飛散させ、該ターゲットの粒子を基板に付着堆
積させる薄膜形成方法において、前記有機化合物を構成
する各原子を連結せしめるファンデアワールス力による
分子結晶性の結合とファンデアワールス力以外の力によ
る非分子結晶性の結晶のうち、分子結晶性の結合を切断
できるほど高く、かつ、非分子結晶性の結合を切るほど
は高くないエネルギーをもつ粒子線で前記ターゲットを
照射し、前記基板上に有機化合物の薄膜を形成すること
を特徴とする有機薄膜形成方法。1. A thin film forming method of irradiating a target made of an organic compound with a particle beam to scatter it, and depositing and depositing particles of the target on a substrate, van der Waals force connecting each atom constituting the organic compound. Of non-molecular crystalline crystals due to forces other than the molecular crystalline bond and van der Waals force due to the energy that is high enough to break the molecular crystalline bond and not high enough to break the non-molecular crystalline bond. A method of forming an organic thin film, comprising: irradiating the target with a particle beam having the above-mentioned structure to form a thin film of an organic compound on the substrate.
照射して飛散させ、該ターゲットの粒子を基板に付着堆
積させる薄膜形成方法において、前記有機化合物を構成
する各原子を連結せしめるファンデアワールス力による
分子結晶性の結合とファンデアワールス力以外の力によ
る非分子結晶性の結晶のうち、選択的に分子結晶性の結
合を切断できるエネルギーをもつ粒子線で前記ターゲッ
トを照射し、前記基板上に有機化合物の薄膜を形成する
ことを特徴とする有機薄膜形成方法。2. A thin film forming method of irradiating a target made of an organic compound with a particle beam to scatter it, and depositing and depositing particles of the target on a substrate, in a van der Waals force for connecting each atom constituting the organic compound. Among the non-molecular crystalline crystals due to the force other than the molecular crystalline bond and the Van der Waals force due to, the target is irradiated with a particle beam having energy capable of selectively breaking the molecular crystalline bond, A method for forming an organic thin film, comprising forming a thin film of an organic compound on the substrate.
照射して飛散させ、該ターゲットの粒子を基板に付着堆
積させる薄膜形成方法において、前記粒子線が照射され
るターゲットは、有機化合物を構成する各原子を連結せ
しめるファンデアワールス力による分子結晶性の結合と
ファンデアワールス力以外の力による非分子結晶性の結
晶のうち、分子結晶性の結合が切断され、かつ、非分子
結晶性の結合が切断されないようスパッタされ、飛散し
た粒子で前記基板上に有機化合物の薄膜を形成すること
を特徴とする有機薄膜形成方法。3. In a thin film forming method of irradiating a target made of an organic compound with a particle beam to scatter and depositing and depositing particles of the target on a substrate, the target irradiated with the particle beam constitutes an organic compound. Among the molecular crystalline bonds by the Van der Waals forces that connect the atoms and the non-molecular crystalline crystals by forces other than the Van der Waals forces, the molecular crystalline bonds are broken and the non-molecular crystalline bonds A method for forming an organic thin film, wherein a thin film of an organic compound is formed on the substrate with particles that are sputtered so as not to be cut and scattered.
照射して飛散させ、該ターゲットの粒子を基板に付着堆
積させる薄膜形成方法において、約10電子ボルト以下
のエネルギーをもつ粒子線で前記ターゲットを照射し、
前記基板上に有機化合物の薄膜を形成することを特徴と
する有機薄膜形成方法。4. A thin film forming method in which a target made of an organic compound is irradiated with a particle beam and scattered to deposit and deposit particles of the target on a substrate, wherein the target is a particle beam having an energy of about 10 electron volts or less. Irradiate,
A method for forming an organic thin film, comprising forming a thin film of an organic compound on the substrate.
照射して飛散させ、該ターゲットの粒子を付着堆積させ
る薄膜形成方法において、約10電子ボルト以下のエネ
ルギーで切断される分子結晶性を有するターゲットに前
記粒子線を照射し、前記基板上に有機化合物の薄膜を形
成することを特徴とする有機薄膜形成方法。5. A thin film forming method of irradiating a target made of an organic compound with a particle beam to scatter it and depositing and depositing particles of the target, the target having a molecular crystallinity which is cut at an energy of about 10 electron volts or less. A method of forming an organic thin film, comprising: irradiating the particle beam with the particle beam to form a thin film of an organic compound on the substrate.
あるいは液体状物質を真空中に導入し、導入された原料
物質をその融点以下に冷却した冷却ヘッド表面に吸着,
固化させたものであることを特徴とする請求項1〜5の
いずれかに記載の有機薄膜形成方法。6. The target is a gas under normal temperature and pressure,
Alternatively, a liquid substance is introduced into a vacuum, and the introduced raw material is adsorbed on the surface of a cooling head cooled below its melting point,
It is what was solidified, The organic thin film forming method in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned.
ゲットと、該ターゲットを照射するための粒子線を発生
する粒子線源とを備え、該粒子線源で前記ターゲットを
スパッタすることで該ターゲットから放出される粒子を
基板に付着堆積させて薄膜を形成する薄膜形成装置にお
いて、前記ターゲットを有機化合物で形成すると共に、
前記粒子線源は約10電子ボルト以下のエネルギーをも
つ粒子線を照射できるものであり、該粒子線源からの粒
子線を前記ターゲットに照射して前記基板上に有機化合
物の薄膜を形成することを特徴とする有機薄膜形成装
置。7. A vacuum container, a target placed in the vacuum container, and a particle beam source for generating a particle beam for irradiating the target, wherein the target is sputtered by the particle beam source. In a thin film forming apparatus for depositing particles emitted from the target on a substrate to form a thin film, the target is formed of an organic compound, and
The particle beam source is capable of irradiating a particle beam having an energy of about 10 electron volts or less, and the target is irradiated with the particle beam from the particle beam source to form a thin film of an organic compound on the substrate. An organic thin film forming apparatus characterized by:
ゲットと、該ターゲットを照射するための粒子線を発生
する粒子線源とを備え、該粒子線源で前記ターゲットを
スパッタすることで該ターゲットから放出される粒子を
基板に付着堆積させて薄膜を形成する薄膜形成装置にお
いて、前記ターゲットを約10電子ボルト以下のエネル
ギーで切断される分子結晶性を有するもので形成し、こ
のターゲットに前記粒子線源からの粒子線を照射し、前
記基板上に有機化合物の薄膜を形成することを特徴とす
る有機薄膜形成装置。8. A vacuum container, a target placed in the vacuum container, and a particle beam source for generating a particle beam for irradiating the target, wherein the target is sputtered by the particle beam source. In a thin film forming apparatus for depositing particles emitted from the target onto a substrate to form a thin film, the target is formed of one having molecular crystallinity that is cut at an energy of about 10 electron volts or less. An organic thin film forming apparatus, comprising: irradiating a particle beam from the particle beam source to form a thin film of an organic compound on the substrate.
ゲットと、該ターゲットを照射するための粒子線を発生
する粒子線源とを備え、該粒子線源で前記ターゲットを
スパッタすることで該ターゲットから放出される粒子を
基板に付着堆積させて薄膜を形成する薄膜形成装置にお
いて、有機化合物を常温,常圧下で気体、あるいは液体
状物質を真空中に導入するための有機化合物導入機構
と、導入された有機化合物を吸着,固化させ固化層を形
成するために、導入物質を該有機化合物の融点以下に冷
却保持する冷却ヘッドとを備え、前記固化層をターゲッ
トとし、該ターゲットに粒子線源からの粒子線を照射し
て前記基板上に有機化合物の薄膜を形成することを特徴
とする有機薄膜形成装置。9. A vacuum container, a target placed in the vacuum container, and a particle beam source for generating a particle beam for irradiating the target, wherein the target is sputtered by the particle beam source. In a thin film forming apparatus for forming a thin film by adhering and depositing particles emitted from the target on a substrate, an organic compound introducing mechanism for introducing a gas or liquid substance into a vacuum at room temperature and normal pressure And a cooling head that adsorbs the introduced organic compound and solidifies it to form a solidified layer, and a cooling head that cools and holds the introduced substance at a temperature equal to or lower than the melting point of the organic compound, and uses the solidified layer as a target, and particles in the target. An organic thin film forming apparatus, which irradiates a particle beam from a radiation source to form a thin film of an organic compound on the substrate.
線源とは別にレーザ光を照射するレーザ光発生装置を備
えていることを特徴とする請求項9記載の有機薄膜形成
装置。10. The organic thin film forming apparatus according to claim 9, further comprising a laser beam generator for irradiating a laser beam in addition to the particle beam source for irradiating the target with a particle beam.
の圧力と温度を所定の値に制御できる圧力・温度制御室
と、該圧力・温度制御室と一端が連通し、他端に吹き出
し口を有する有機化合物導入管とを備えていることを特
徴とする請求項9記載の有機薄膜形成装置。11. The organic compound introducing mechanism comprises a pressure / temperature control chamber capable of controlling the pressure and temperature of the organic compound to a predetermined value, one end of which communicates with the pressure / temperature control chamber, and the other end of which has an outlet. The organic thin film forming apparatus according to claim 9, further comprising: an organic compound introducing tube having the organic compound introducing tube.
移動可能に形成されていることを特徴とする請求項11
記載の有機薄膜形成装置。12. The organic compound introducing pipe is formed so as to be movable on a cooling head.
The organic thin film forming apparatus described.
複数の小孔よりなることを特徴とする請求項11記載の
有機薄膜形成装置。13. The outlet of the organic compound introducing pipe,
The organic thin film forming apparatus according to claim 11, comprising a plurality of small holes.
する部分が首振り自在に形成されていることを特徴とす
る請求項11記載の有機薄膜形成装置。14. The organic thin film forming apparatus according to claim 11, wherein a portion of the organic compound introducing pipe having a blowout port is formed so as to be swingable.
ーゲットと、該ターゲットを照射するための粒子線を発
生する粒子線源とを備え、該粒子線源で前記ターゲット
をスパッタすることで該ターゲットから放出される粒子
を基板に付着堆積させて薄膜を形成する薄膜形成装置に
おいて、有機化合物を常温,常圧下で気体、あるいは液
体状物質を真空中に導入するための有機化合物導入機構
と、導入された有機化合物を吸着,固化させ固化層を形
成するために、導入物質を該有機化合物の融点以下に冷
却保持する冷却ヘッドとを備え、前記冷却ヘッドを円柱
形、あるいは円筒形に形成すると共に、この表面に前記
固化層を形成してターゲットとし、該ターゲットに前記
粒子線源からの粒子線を照射して前記基板上に有機化合
物の薄膜を形成することを特徴とする有機薄膜形成装
置。15. A vacuum container, a target placed in the vacuum container, and a particle beam source for generating a particle beam for irradiating the target, wherein the target is sputtered by the particle beam source. In a thin film forming apparatus for forming a thin film by adhering and depositing particles emitted from the target on a substrate, an organic compound introducing mechanism for introducing a gas or liquid substance into a vacuum at room temperature and normal pressure And a cooling head that adsorbs and solidifies the introduced organic compound to form a solidified layer, and cools and holds the introduced substance at a temperature equal to or lower than the melting point of the organic compound, and the cooling head has a cylindrical shape or a cylindrical shape. Along with the formation, the solidified layer is formed on this surface as a target, and the target is irradiated with a particle beam from the particle beam source to form a thin film of an organic compound on the substrate. The organic thin film forming apparatus characterized by.
ーゲットと、該ターゲットを照射するための粒子線を発
生する粒子線源と、該粒子線源で前記ターゲットをスパ
ッタすることで該ターゲットから放出される粒子を付着
堆積させて薄膜を形成する基板と、有機化合物を常温,
常圧下で気体、あるいは液体状物質を真空中に導入する
ための有機化合物導入機構と、導入された有機化合物を
吸着,固化させ固化層を形成するために、導入物質を該
有機化合物の融点以下に冷却保持する冷却ヘッドとを備
え、前記冷却ヘッドを円柱形、あるいは円筒形に形成す
ると共に前記基板を前記冷却ヘッドとほぼ平行な方向に
移動可能に構成し、かつ、前記冷却ヘッドの表面に前記
固化層を形成してターゲットとし、該ターゲットに前記
粒子線源からの粒子線を照射すると共に、前記基板を移
動させながら該基板上に有機化合物の薄膜を形成するこ
とを特徴とする有機薄膜形成装置。16. A vacuum container, a target placed in the vacuum container, a particle beam source for generating a particle beam for irradiating the target, and a sputtering process for the target by the particle beam source. A substrate on which particles emitted from a target are deposited to form a thin film and an organic compound at room temperature
An organic compound introduction mechanism for introducing a gas or a liquid substance into a vacuum under normal pressure, and an introduced substance below the melting point of the organic compound in order to adsorb and solidify the introduced organic compound to form a solidified layer. A cooling head for cooling and holding the cooling head, the cooling head is formed in a cylindrical shape or a cylindrical shape, and the substrate is configured to be movable in a direction substantially parallel to the cooling head, and on the surface of the cooling head. An organic thin film characterized by forming the solidified layer as a target, irradiating the target with a particle beam from the particle beam source, and forming a thin film of an organic compound on the substrate while moving the substrate. Forming equipment.
ドは、該冷却ヘッドを、その中心軸のまわりに回転させ
る機構を備えていることを特徴とする請求項15、又は
16記載の有機薄膜形成装置。17. The organic thin film according to claim 15, wherein the columnar or cylindrical cooling head is provided with a mechanism for rotating the cooling head around its central axis. Forming equipment.
御機構を備えていることを特徴とする請求項16記載の
有機薄膜形成装置。18. The organic thin film forming apparatus according to claim 16, further comprising a control mechanism for arbitrarily controlling the moving speed of the substrate.
料となるガスを導入する導入管と、該導入管で導入され
た原料ガスの融点以下の温度に冷却保持し、その表面に
原料ガスの固化層が形成される冷却板と、該冷却板表面
に形成される原料ガスの固化層を照射してスパッタ粒子
を放出させるイオン源と、該イオン源によりスパッタリ
ングされた粒子を取り出すために、前記真空容器の一部
に設けられた開口部とを備えていることを特徴とする粒
子線発生器。19. A vacuum container, an introduction pipe for introducing a gas as a raw material of particle beam into the vacuum container, and a cooling temperature of the raw material gas introduced through the introduction pipe and a temperature lower than the melting point of the raw material gas. A cooling plate on which a solidified layer of raw material gas is formed, an ion source for irradiating the solidified layer of raw material gas formed on the surface of the cooling plate to release sputtered particles, and for taking out particles sputtered by the ion source And a opening provided in a part of the vacuum container.
ングにより放出される粒子をイオン化する手段を備えて
いることを特徴とする請求項19記載の粒子線発生器。20. The particle beam generator according to claim 19, further comprising means for ionizing particles emitted from the solidified layer on the surface of the cooling plate by sputtering.
絶縁され、かつ、該冷却板にバイアス電圧を印加するバ
イアス電圧印加手段を備えていることを特徴とする請求
項19記載の粒子線発生器。21. The particle according to claim 19, wherein the cooling plate is electrically insulated from the vacuum container, and further comprises bias voltage applying means for applying a bias voltage to the cooling plate. Line generator.
となっていることを特徴とする請求項19記載の粒子線
発生器。22. The particle beam generator according to claim 19, wherein the cooling plate is concave toward the opening.
とを特徴とする請求項19記載の粒子線発生器。23. The particle beam generator according to claim 19, wherein a plurality of the ion sources are provided.
と連通して基板を有する成膜室を設け、該成膜室で前記
粒子線発生器からの粒子線を利用して前記基板上に薄膜
を形成することを特徴とする薄膜形成装置。24. A film forming chamber having a substrate in communication with the opening of the particle beam generator according to claim 19, wherein the substrate is formed by using the particle beam from the particle beam generator in the film forming chamber. A thin film forming apparatus, characterized in that a thin film is formed thereon.
と連通して被処理物を有する加工室を設け、該加工室で
前記粒子線発生器からの粒子線を利用して前記被処理物
をエッチングすることを特徴とするエッチング装置。25. A processing chamber having an object to be processed is provided in communication with the opening of the particle beam generator according to claim 19, and the particle beam from the particle beam generator is used in the processing chamber to perform the processing. An etching apparatus for etching a processed object.
化合物の結合のうち、分子結晶の結合を切断するほど高
く、非分子結晶性の結合を切断するほど高くないエネル
ギーをもつ粒子線で照射してスパッタリングし、これに
より飛散する粒子で基板上に有機薄膜を形成することを
特徴とする有機薄膜形成方法。26. Irradiating a target made of an organic compound with a particle beam having an energy that is high enough to cut a molecular crystal bond and not high enough to cut a non-molecular crystalline bond among bonds of an organic compound. A method for forming an organic thin film, which comprises forming an organic thin film on a substrate by sputtering and scattering particles by the sputtering.
0電子ボルト以下のエネルギーをもつ粒子線で照射して
スパッタリングし、これにより飛散する粒子で基板上に
有機薄膜を形成することを特徴とする有機薄膜形成方
法。27. A target made of an organic compound is added to about 1
A method for forming an organic thin film, which comprises irradiating a particle beam having an energy of 0 electron volt or less and performing sputtering to form an organic thin film on a substrate with particles scattered by the irradiation.
機化合物からなるターゲットと、該ターゲットを照射す
るための粒子線を発生させ、かつ、該粒子線で前記有機
化合物からなるターゲットをスパッタすることで該ター
ゲットから放出される粒子を基板に付着堆積させて有機
薄膜を形成する粒子線源とを備えていることを特徴とす
る有機薄膜形成装置。28. A vacuum container, a target made of an organic compound placed in the vacuum container, a particle beam for irradiating the target, and a target made of the organic compound by the particle beam. An organic thin film forming apparatus, comprising: a particle beam source that forms an organic thin film by depositing and depositing particles emitted from the target on a substrate by sputtering.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15678789A JPH0611912B2 (en) | 1989-06-21 | 1989-06-21 | Organic thin film forming method, apparatus therefor, and particle beam generator |
| US07/480,131 US5064520A (en) | 1989-02-15 | 1990-02-14 | Method and apparatus for forming a film |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15678789A JPH0611912B2 (en) | 1989-06-21 | 1989-06-21 | Organic thin film forming method, apparatus therefor, and particle beam generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0324262A JPH0324262A (en) | 1991-02-01 |
| JPH0611912B2 true JPH0611912B2 (en) | 1994-02-16 |
Family
ID=15635302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15678789A Expired - Lifetime JPH0611912B2 (en) | 1989-02-15 | 1989-06-21 | Organic thin film forming method, apparatus therefor, and particle beam generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0611912B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP5142111B2 (en) * | 2008-12-26 | 2013-02-13 | 学校法人金沢工業大学 | Sputtering equipment |
| JP5458277B1 (en) * | 2012-09-27 | 2014-04-02 | ミクロ技研株式会社 | Functional film, film forming apparatus and film forming method |
-
1989
- 1989-06-21 JP JP15678789A patent/JPH0611912B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0324262A (en) | 1991-02-01 |
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