JPS6179767A - 被膜を形成する方法 - Google Patents

被膜を形成する方法

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JPS6179767A
JPS6179767A JP20181484A JP20181484A JPS6179767A JP S6179767 A JPS6179767 A JP S6179767A JP 20181484 A JP20181484 A JP 20181484A JP 20181484 A JP20181484 A JP 20181484A JP S6179767 A JPS6179767 A JP S6179767A
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JP
Japan
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substrate
film
high frequency
frequency bias
plasma
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JP20181484A
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English (en)
Inventor
Koichi Suzuki
巧一 鈴木
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/32Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

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】 [技術分野] 本発明は、改良された高周波バイアスイオンプレーティ
ング法、又は高周波バイアススパッタ法により被膜を形
成する方法に関するものである。
[従来技術及びその問題点] 1963年にMattoxが直流2極イオンブレーテイ
ング法を発表して以来、様々なイオンブレーティング法
が開発されてきた。高周波バイアス・イオンブレーティ
ング法もその中の1つであり、1969年回じMatt
oxによって発表された。絶縁膜をイオンブレーティン
グ法によって形成する場合、チャージアップのために直
流電圧印加による加速効果は期待できず、また膜の絶縁
破壊の生じることがある。この場合に、基板に高周波を
印加すると効果的なことが見い出された。この方法によ
ると、高周波プラズマ中のイオンと′電子の移動速度の
相違により、基板は負にバイアスされ、プラズマとの間
に電位差を生じ、イオンはその電界で加速されて基板に
入射する 本発明者はこの方法が、TiQ□や5iQ2などの酸化
膜形成に非常に有効であり、従来法よりも圧力の低い1
0−’Torr台で、硬くて、緻密な高品質の膜が得ら
れることを見出した。
しかしながら、上記した様な酸化膜には、十分有効であ
るが、これをさらに窒化膜や炭化膜に応用しようとする
と、このままでは不十分であることが見出された。とい
うのは、反応性イオンブレーティング法により化合物薄
膜を合成する場合、必要とされるイオン化あるいは活性
化の度合とそのエネルギーは化合物の種類、出発物質、
導入ガス、X板などにより異なるが、高周波バイアスイ
オンプレーティング法ではイオン密度あるいはプラズマ
密度とその運動エネルギーを独立にコントロールするこ
とはできない0両方とも投入される高周波電力に依存す
るからである。又、従来より行なわれている高周波/<
イアススバッタ法についてもまったく同様のことがJえ
る。
[発明の目的及び概要] 本発明は、上記した点に鑑み、高周波電力を変えずにプ
ラズマ密度をコントロールすることができる高周波バイ
アスイオンプレーティング法、又は高周波バイアススメ
ンタ法により被膜を形成する方法を提供することを目的
として研究の結果発明されたものであり、その要旨は真
空槽内で蒸発源を加熱して蒸発粒子を、又はターゲット
をスパッタしてスパッタ粒子を生成せしめるとともに、
基体に高周波電力を提供してガスプラズマを形成し、か
かるガスプラズマ申でイオン化された蒸発粒子又はスパ
ッタ粒子を基体上に被着せしめる高周波バイアスイオン
プレーティング法、又は高周波バイアススパッタ法によ
り被膜を形成する方法において、基板と膚発源、又はタ
ーゲットとの間に電子エミッターを設け、該゛電子エミ
ッターの電子電流量によりプラズマ密度をコントロール
することヲ特徴とする改良された高周波バイアスイオン
プレーティング法、又は高周波バイアススパッタ法によ
り被膜を形成する方法に関するものである。
〔発明の構成〕
以下、本発明を図面に従って詳細に説明する。
第3図は、電子ビーム加熱ノに電源と組み合わせた高周
波バイアスイオンプレーティング装置の原理図を示し、
第1.2図は本発明の電子エミッター付き高周波バイア
スイオンプレーティング装置の原理図でを示す。
図において、lは基体、2は高周波放電を誘起せしめる
電極、3は蒸着源用ルツボ、4は蒸着源材料、5は電子
線ビーム、6はシャッター、7は高周波電源、8は基体
用ホルダー、9は真空槽、lOはメインバルブ、11は
リークバルブ、12は電子エミッター、13は7ノード
、14はフィラメントを示す。
第1図に示した本発明の一具体例の装置は。
タングステンフィラメンからなる電子エミッター12と
銅製の77−ド13とを対向させて配置した3極タイプ
であり、第2図に示した本発明の他の具体例の装置は7
ノード13を備えた環状の電子エミッター12を用いた
場合である。いずれも、電子エミッター12から放出さ
れる電子を蔑発粒子と衝突させることにより、イオン化
活性化を行ない、その電子電流量によりイオン密度がコ
ントロールされる。電子電流量はフィラメントに流れる
電子量と、電圧によって決り、′電子のエネルギーは主
に7ノードとフィラメントの間の゛上位kによって決め
られる。
かかる高周波バイアスイオンプレーティング装置を用い
て被膜形成を行なう場合、まず、ガラス、プラスチック
、セラミンク等の各種材料から選ばれる所定の基体1を
真空槽9内の基体ホルダー8にセ・ントレ、真空槽9内
を減圧にした後、真空槽9内に所定のプラズマ発生ガス
(例えば、07.N7.Ar、etc)を所定早導込I
−1電極2に高周波電力を印加して基体lの近傍に高周
波放電を誘起せしめるとともに。
所定の膜形成用のへ着源材料4を電子線ビーム5により
加熱する一力、電子エミンター12を作動させ、更に諸
条件を調整1−た後シャンク−6を開いて基体1面に蒸
着せしめる。
第1〜3図とも、蒸発源として電子ビーム加熱法を用い
た例について示しているが、これに限らず、他の熱的茂
発法、あるいは、マグネトロンスパッタ法、プラズマス
パンタ法、イオンヒームスパンタ法等のスパッタ法を用
い、高周波バイアス及び電子エミッターと組み合わせて
使うことができる。かかる高周波バイアススパッタ法の
場合の装置の概略は、基本的には第1.2図における茂
発源をターゲットに置き換えたものと考えればよい。
本発明によれば、電子のエミッター12を基体lと蒸発
[4との間に設け、エミッター12への電子電流量を調
整することにより、蒸発粒子の連動エネルギーを独立し
て、イオン化した蒸発粒子のプラズマ密度、あるいはイ
オン密度をコントロールすることができる。又、同様に
電子エミッターを基体とターゲットとの間に設け、′・
E子エミンター12への゛電子電流量を調整することに
よりスバンタ粒子の運動エネルギーを独立して、イオン
化したスパンタ粒子のプラズマ密度あるいはイオン密度
をコントロールスルコトができる。この本発明の方法に
より、高周波電力の印加による放電の放電圧力範囲を広
げること、特1こ放電圧力を下げることが可能となり。
従来の高周波バイアスイオンプレーティング法、あるい
は高周波バイアススパッタ法に比へ、高品質の膜を得る
ことができる。更に、イオンブレーティング法を適用す
る場合、必要とされる最適のイオンの運動エネルギーと
イオン密度あるいはプラズマ密度は、膜材料、基体。
出発物質、導入ガス等によって異なるから、イオンの運
動エネルギーとイオン密度あるいはプラズマ密度を独立
にコントロールできることは、高品質膜を得るために有
効な手段となる。
特に、本発明は1m化膜、窒化膜、炭化膜などの膜を形
成する反応性高周波バイアスイオンプ・レーティング法
に有効である。
[実施例] 次に未発明の実施例について説明する。
実施例1 :iS1図に示した電子エミッター付高周波バイアスイ
オンプレーティング装置を用いて1次に示す方法により
基体上にTiN膜を形成した。まず1寸法30cmX 
30cmの正方形のソーダライムガラス基体(板厚;2
■)を中性洗剤で洗浄し、水で十分に濯いだ後、エタノ
ールで洗浄し、N2ガスで乾燥し1次いで、このカラス
基体iを真空槽9内の基体用ホルダー8にセフ)した、
へ着源材料として、板状の金属Tiをルツボ3の中に入
れて川、きした。次いで、真空槽9内を排気ポンプ(液
体N2 トラップ付拡散ポンプ)により2 X 10−
’ Torrまで排気した後、N2カス導入バルブより
N2ガスを5 X 10−’ Torrまで導入し、高
周波電源7によりガラス板lに電極2を的して 150
Wの高周波電力を印加して基板近傍に放Iしを開始させ
、N、プラズマを形成しマツチノグをJfiし、次いで
高周波入力を20hとする一方、蒸着源としての金属T
iを電子ビームにより加熱する一方、7ノード12に 
150mAの電流2加えて、電子エミッター12を作動
させ、真空槽9内の圧力を更に3 X 10−’ Ta
rtに調整した後、シャッター6を開けて所定の付着速
度でガラス基体(室温)上にTiN膜(1体m)を反応
蒸着した。
この様に、3〜5 X 10−’ 丁orr窒素雰囲気
中でt子エミンターを併用して作成したTiNll5J
は。
金色で十分な付看力と硬さを有するものであった。一方
2実施例1の方法に従って、しかし電子工E =tター
先先出用ないで高周波バイアス・イオンブレーティング
法のみで作成したTiN膜はTiNff!2特有な金色
ではない赤味がかった色で、硬さも十分ではなかった。
実施例2 第2図に示した高周波バイアス、イオンブレーティング
法置な用いて1次に示す方法により基体上にSiJ、1
膜を形成した。まず、寸法30cllX30cmの正方
形のソータライムカラス基体(板厚; 2zm)を中性
、洗剤で洗浄し、水で十分に濯いだ後、エタノールで洗
浄し、N2ガスで乾燥し、次いで、このガラス基体lを
真空槽9内の基体用ホルタ−8にセットした。蒸着源材
料として、粒状の81をルツボ3の中に入れて用意した
。次いで、真空槽9内を排気ポンプ(液体N2 トラン
プ付拡散ポンプ)により2XIO−GTorrまで排気
した後、N2ガス導入バルブよりN2ガスを5 X 1
0−’ Torrまで導入し、高周波電源7によりガラ
ス板1に電極8を通じて150賛の高周波電力を印加し
て基板近傍に放電を開始させ N2プラズマを形成しマ
ツチングを調整し、次いで高周波入力を200wとする
一方、ハ、ffJとしての金属Siを′電子ビームによ
り加熱した。真空槽9内の圧力を更に3〜5 X 10
−’ Tarrに調整した後、シャンター6を開けて所
定のけ着速度でガラス基体(室温)上に513N4膜(
100OA )を反応蒸着した。
この様に、SiとHの反応性を向上させ、より高品質の
Si3N4膜を得るために′電子エミッターを併用した
実施例2の方法により、ガラス基体上に形成された5i
3Na膜は透明で、又付着力、硬さとも十分なSi3N
4膜であった。一方、実施例2の方法に従って、しかし
電子エミッターを使用しないで高周波バイアスイオンプ
レーティング法のみでガラス基体上に形成した5i3N
o膜は透明であったが、硬さ及び密度は不十分であった
。又、Siを出発原料として、通常の蒸着法により、室
温の基板に窒素雰囲気中で蒸着しても、透明なS!3+
1o膜が得られず、赤褐色のSiとSiQ□膜の混合膜
しか得られなかった。
[本発明の効果] 以上の様に、本発明によれば、電子エミッターを基体と
蒸着源との間に設けることにより、茂発粒子のイオンの
運動エネルギーとは独立にイオン密度、又はプラズマ密
度をコントコールすることができ、放電圧力範囲を広げ
ることが可能となり高品質の膜を得ることができる。
特に、基体としてガラス又はセラミ7クスなど絶縁基板
を用いる場合1通常のイオンブレーティングのようなり
C加速を用いると、蒸着開始直前基板表面は帯電し、第
1層を形成する蒸発粒子に加速効果は期待できないか、
この場合、高周波バイアスが有効であり、かつ、本発明
の様に電子エミッターにより、イオン化又は活性化度を
増すことができ、これにより付着力 憲度、硬さの高い
膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1.2図は、本発明の電子エミンター付き高周波バイ
アスイオンプレーティング装置の概略図、第3図は従来
の高周波バイアスイオンプレーティング装置の概略図を
示す。 1 基体、   2;電極、  3ニルツボ。 4、ノに前原材料、  5.電子線ビーム。 6 シャンター、  7:高周波電源。 8:基体用ホルター、  9:真空槽。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 真空槽内で、蒸発源を加熱して蒸発粒子 を、又はターゲットをスパッタしてスパッタ粒子を生成
    せしめるとともに、基体に高周波電力を供給してガスプ
    ラズマを形成し、かかるガスプラズマ中でイオン化され
    た蒸発粒 子、又はスパッタ粒子を基体上に被着せしめる高周波バ
    イアスイオンプレーティング法、又は高周波バイアスス
    パッタ法により被膜を形成する方法において、基板と蒸
    発源、又はターゲットとの間に電子エミッターを設け、
    該電子エミッターの電子電流量によりプラズマ密度をコ
    ントロールすることを特徴とする改良された高周波バイ
    アスイオンプレーティング法、又は高周波バイアススパ
    ッタ法により被膜を形成する方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3140097A1 (fr) * 2022-09-27 2024-03-29 Neyco Dépôt de couches de matière par évaporation et double activation

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JPS51111483A (en) * 1975-03-28 1976-10-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method of preparing thin layer of compound
JPS52149277A (en) * 1976-06-07 1977-12-12 Tsuneo Nishida Golden colored decorative casing parts
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