JPH01176072A - イオンプレーティング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 被処理基板上に薄膜の形成を行うイオンプレーティング
装置に関し、 低真空度の状態でもイオンプレーティングを可能とする
ことを目的とし、 真空チャンバ内に低圧ガスを導入し、電界を印加してプ
ラズマを生じさせ、蒸発源から蒸発した粒子を該プラズ
マＮ域に通してイオン化せしめ、該イオン化した粒子が
反対極性をもつ被処理基板に加速衝突して膜形成を行う
イオンプレーティング装置において、前記蒸発源からの
蒸発をアーク放電を使用してイオンプレーディング装置
を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はイオンプレーティング装置の改良に関する。

大量の情報を高速に処理する必要から情報処理装置の発
達は著しく、この装置を構成する半導体部品および各種
部品は集積化による小形化が進んでいる。

こ＼で、部品の小形化はパターンの微細化により行われ
ている場合が多く、これは薄膜形成技術と写真蝕刻技術
（フォトリソグラフィ或いは電子線リソグラフィ）によ
り行われている。

さて、薄膜形成技術には真空蒸着法、スパッタリング法
、電子ビーム蒸着法などの物理的な膜形成法や化学気相
成長法（略称ＣＶＤ法）など各種の方法があるが、電極
や配線などのパターンが微小になるに従って被処理基板
からの剥離によるパターン不良が増加していることから
、被処理基板との密着性の向上が重要であり、この点か
ら密着性の良いイオンプレーティングによる膜形成が着
目されている。

〔従来の技術〕

イオンプレーティング法は真空蒸着装置内に低圧ガスを
導入し、これに電界を印加してプラズマを起こさせ、こ
のプラズマの中に蒸発源から蒸発した原子状の粒子を導
入してイオン化させ、これをイオンの極性と反対の極性
をもつ被処理基板に吸引して衝突させ、析出させる方法
である。

そのため、真空蒸着法やスパッタリング法によるよりも
密着性のよい膜を得ることができる。

第１図は本発明に係るイオンプレーティング装置の構成
を示す断面図であるが、アーク放電を行うアークノズル
ｌの部分を除いて従来と変わらない。

すなわち、イオンプレーティング装置２はプラズマを形
成する低圧ガスの導入口３と排気系に繋がる排気口４を
備えて構成されており、真空チャンバ５の中には蒸発源
６．低圧ガスを活性化させる基板支持台Ｉが設けられて
いる。

そしてイオンプレーティング法としては排気系を動作さ
せて真空チャンバ５を１０−’　ｔｏｒｒ以上の真空度
に排気したる後、導入口３よりアルゴン（Ａｒ）などの
ガスを微量ずつ導入し、真空チャンバ５の中を１０−”
　ｔｏｒｒ程度の定常状態に保った状態で蒸発源６より
膜形成材料を蒸発せしめ、ＲＦコイル７などで構成され
るイオン化領域を通過させることにより、蒸発してきた
原子状の粒子をイオン化させる。

こ＼で、材料の蒸発法およびイオン化法には各種の方法
がある。

すなわち、蒸発法には、 ■　蒸発材料が充填されている坩堝に通電して加熱し、
蒸発させる抵抗加熱法、 ■　電子ビームを照射して加熱する方法、などがある。

またイオン化法としては、 ■　基板支持台を陰極に、蒸発源を陽極として直流電界
を加えてグロー放電を起こさせ、これによりイオン化す
る直流法。

■　ＲＦコイルに１３．５６　ＭｌｌｚＯ高周波電流を
通じて発振させて振動電界をつ（す、ＲＦコイルの中の
ガスを励起させ、これにより蒸発してきた原子状の粒子
をイオン化する高周波法。

などがある。

こ＼で、商用化されているイオンプレーティング装置は
蒸発法として電子ビーム加熱法を用い、イオン化法とし
て第１図に示すような高周波法を用いるものが多い。

か−る構成のイオンプレーティング装置を用いてイオン
プレーティングを行う場合、膜形成速度を向上するには
蒸発源から蒸発してくる原子のイオン化を促進すればよ
く、そのためにはＲＦコイルの振動電界によって励起し
ているイオンの量を増せばよい。

それには真空チャンバ内の真空度を低めることが必要で
ある。

然し、真空度を１０−’　ｔｏｒｒ以下に低めると電子
ビーム蒸着部に異常放電が生じて目的とする材料の蒸発
が行われなくなる。

すなわち、第３図は電子ビーム蒸着機を構成するＥ形電
子銃１１の断面図であって、蒸発材料１２が入っており
、冷却水１９により冷却されている坩堝１３と、低圧電
源によって加熱されるフィラメント１４と、電子を放出
する電子銃１５と、電子ビーム１６を形成する高圧電源
１７と、電子ビーム１６を偏向させるマグネット１８を
備えて構成されている。

然し、装置内の真空度が１Ｏ−３ｔｏｒｒ以下にまで低
下すると、電子ビーム１６は従来のように偏向さ−こ− れて蒸発材料１２を照射するこはなくなり、真空チャン
バへの直接放電が行われるようになる。

このように従来の装置では真空度を下げてＲＦコイル７
によるガスのイオン化を増加させることができず、この
対策が必要であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上記したように従来のイオンプレーティング装置は蒸
発材料を蒸発させるのに電子ビーム蒸着法が使用されて
いたが、この場合は真空度が１０”’ｔｏｒｒ以下にま
で下がると異常放電を生ずるので使えないことが問題で
あった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題は真空蒸着装置内に低圧ガスを導入し、電界
を印加してプラズマを生じさせ、蒸発源から蒸発した粒
子を該プラズマ領域に通してイオン化せしめ、該イオン
化した粒子が反対極性をもつ被処理基板に加速衝突して
膜形成を行うイオンプレーティング装置において、前記
蒸発源からの蒸発をアーク放電を用いて行うイオンプレ
ーディング装置の使用により解決することができる。

〔作用〕

本発明は蒸発材料の蒸発を従来の電子ビーム蒸発法に代
えてアーク蒸着法を用いることにより低真空度において
も蒸発を可能にするものである。

こ＼で、アーク蒸発法は坩堝に入れである蒸発材料と放
電電極との間に直接にアークを飛ばせて蒸発させてもよ
いが、蒸発材料が導電性とは限らぬのでアーク放電によ
りプラズマ化した高温ガスを蒸発源に吹き付け、この熱
により蒸発材料を蒸発させるのが好ましい。

なお、今まで低真空で蒸発源を加熱して蒸発させる場合
は蒸発材料が酸化され、良質の蒸着膜が得られないため
、蒸発はなるべく高真空で行われているが、このアーク
蒸発の雰囲気はアルゴン（Ａｒ）などの不活性雰囲気で
あり、そのため１Ｏ−３ｔｏｒｒ以下の真空度になって
も蒸発材料が酸化されることはない。

〔実施例〕

第１図↓よ本発明に係るイオンプレーティング装置の断
面図であり、第２図はアークノズルの外観図（Ａ）と断
面図（Ｂ）を示している。

こ＼で、第２図に示すアークノズル１はダイヤモンドの
合成などに使用する薄膜形成用のアークノズルであって
、放電用の電極はグラファイトからなる円筒状の外極２
０と中央にありグラファイト製の棒状の内極２１よりな
り、この間に電圧を印加すると共に両極の間に不活性ガ
ス（この場合Ａｒ）を供給してアーク放電を起こさせて
１００００℃以上噴出させて蒸発させるものである。

そのため、本発明に係るイオンプレーティング装置は充
分な排気能力を備えていることが必要である。

実施例として、第１図に示す蒸発源６として鉄（Ｆｅ）
のベレットを用いて水冷されている坩堝に充填し、被処
理基板９としてガラスを使用した。

そして導入口３から窒素（Ｎ２）ガスを少量ずつ導入し
、排気口４から排気しつ＼、ＲＦコイル７に高周波電界
を加えて発振させ、ＲＦコイル７の中のＮ２ガスをイオ
ン化させ、イオン化領域を形成した状態で、アークノズ
ル１から高温のＡｒガスを蒸発源６のＦｅペレットに噴
射して蒸発せしめ、イオン化領域の中でイオン化させて
ガラスからなる被処理基板９に析出させた。

このような方法を用いるとＦｅイオンとＮイオンとが同
時に被処理基板９に衝突して放電するので、両者の化合
物である窒化鉄（ＦｅＪ）の薄膜を従来の電子ビーム加
熱によるイオンプレーティング法に較べ、遥かに早く作
ることができる。

〔発明の効果〕

本発明に係るイオンプレーティング装置の使用により、
従来の電子ビーム加熱を使用するイオンプレーティング
法に較べ、皇かに早い膜形成を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るイオンプレーティング装置の断面
図、 第２図はアークノズルの外観（Ａ）と断面図ＣＢ）。 第３図は電子ビーム蒸着機を構成するＥ形電子銃の断面
図、 である。 図において、 １はアークノズル、 ２はイオンプレーティング装置、 ３は導入口、　　　　　　　４は排気口、５は真空チャ
ンバ、　　　　６は薫発源、７はＲＦコイル、　　　　
　　９は被処理基板、２０は外極、　　　　　　　　２
１は内極、２２はノズル、 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空チャンバ（５）内に低圧ガスを導入し、電界を印加
   してプラズマを生じさせ、蒸発源（６）から蒸発した粒
   子を該プラズマ領域に通してイオン化せしめ、該イオン
   化した粒子が反対極性をもつ被処理基板（９）に加速衝
   突して膜形成を行うイオンプレーティング装置において
   、前記蒸発源（６）からの蒸発をアーク放電を用いて行
   うことを特徴とするイオンプレーティング装置。