JPS62284076A - 薄膜形成方法および装置 - Google Patents
薄膜形成方法および装置Info
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- JPS62284076A JPS62284076A JP12770086A JP12770086A JPS62284076A JP S62284076 A JPS62284076 A JP S62284076A JP 12770086 A JP12770086 A JP 12770086A JP 12770086 A JP12770086 A JP 12770086A JP S62284076 A JPS62284076 A JP S62284076A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
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- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/58—After-treatment
- C23C14/5826—Treatment with charged particles
- C23C14/5833—Ion beam bombardment
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
3、発明の詳細な説明
肢皇分見
本発明は、スパッタリング等により低圧雰囲気下に薄膜
を形成する方法およびそれに使用する装置に関する。
を形成する方法およびそれに使用する装置に関する。
従来技術
スパッタリング等で、金属あるいは酸化物等の金属化合
物の薄膜を形成することが汎く行われている。しかし、
金属薄膜を形成する場合と比較して、スパッタにより酸
化物のような金属化合物を形成する場合は、膜の堆積速
度が遅いという問題がある。金属をターゲットとし、ス
パッタ雰囲気中に酸素を導入する反応性スパッタリング
により金属酸化物薄膜を成膜する場合も同様であり、酸
素ガスを導入することによりスパッタ速度が著しく低下
してしまう。
物の薄膜を形成することが汎く行われている。しかし、
金属薄膜を形成する場合と比較して、スパッタにより酸
化物のような金属化合物を形成する場合は、膜の堆積速
度が遅いという問題がある。金属をターゲットとし、ス
パッタ雰囲気中に酸素を導入する反応性スパッタリング
により金属酸化物薄膜を成膜する場合も同様であり、酸
素ガスを導入することによりスパッタ速度が著しく低下
してしまう。
また、スパッタや真空蒸着などで得られる化合物薄膜は
、その構成元素が欠乏することもある。たとえば、Si
○2ターゲットをスパッタして薄膜を形成すると、S
i Ox (X < 2 )となってしまう。Arと0
2との混合ガス雰囲気にスパッタを行なうことにより酸
素の欠乏は防止しうるが、この場合には膜の付着速度が
172〜1/3に低下してしまう。
、その構成元素が欠乏することもある。たとえば、Si
○2ターゲットをスパッタして薄膜を形成すると、S
i Ox (X < 2 )となってしまう。Arと0
2との混合ガス雰囲気にスパッタを行なうことにより酸
素の欠乏は防止しうるが、この場合には膜の付着速度が
172〜1/3に低下してしまう。
さらに、スパッタで薄膜を形成すると、膜の結晶性が不
十分であったり、膜中に応力が発生する場合が多い。
十分であったり、膜中に応力が発生する場合が多い。
以上のような問題点は、薄膜を形成した後に空気中でア
ニーリングすることなどにより解消できる場合もあるが
、この場合も苛酷なアニーリング条件が必要であること
が多い。
ニーリングすることなどにより解消できる場合もあるが
、この場合も苛酷なアニーリング条件が必要であること
が多い。
充」B針仕狗□
本発明は、膜の構成原子の欠乏、特性の制御、応力の緩
和等を行ないながら成膜する方法を提供するものである
。
和等を行ないながら成膜する方法を提供するものである
。
本発明は、また、金属ターゲットを用い高速で金属化合
物薄膜を成膜する薄膜形成方法を提供するものである。
物薄膜を成膜する薄膜形成方法を提供するものである。
本発明は、また、金属をターゲットないし蒸発材料とし
て用い、膜の堆積工程自体は金属として堆積し、多様な
金属化合物薄膜を形成する方法を提供するものである。
て用い、膜の堆積工程自体は金属として堆積し、多様な
金属化合物薄膜を形成する方法を提供するものである。
また、本発明は、膜の厚さ方向に特性を制御することが
できる成膜方法を提供するものである。
できる成膜方法を提供するものである。
本発明は、さらに、上記の薄膜形成に好適に使用できる
薄膜製造装置を提供するものである。
薄膜製造装置を提供するものである。
見肌勿豊双
本発明の第1の薄膜形成方法は、低圧雰囲気下で、超薄
膜を堆積する工程と、この超薄膜にイオンビームを照射
する工程とを繰り返し、所望の膜厚の金属化合物薄膜と
することを特徴とする。
膜を堆積する工程と、この超薄膜にイオンビームを照射
する工程とを繰り返し、所望の膜厚の金属化合物薄膜と
することを特徴とする。
本発明で、超薄膜とは、超薄膜が複数回堆積されて最終
的な薄膜となることから、この最終的な薄膜との混同を
防止するために用いた用語=4− であり、最終的な薄膜よりも薄いという意味である。
的な薄膜となることから、この最終的な薄膜との混同を
防止するために用いた用語=4− であり、最終的な薄膜よりも薄いという意味である。
本発明の第2の薄膜形成方法の低圧雰囲気下で基板上に
金属の超薄膜を形成する工程と、この金属の超薄膜に反
応性ガスのイオンビームを照射して金属化合物の超薄膜
に変換する工程とを繰り返し、所望の膜厚の金属化合物
薄膜とすることを特徴とする。
金属の超薄膜を形成する工程と、この金属の超薄膜に反
応性ガスのイオンビームを照射して金属化合物の超薄膜
に変換する工程とを繰り返し、所望の膜厚の金属化合物
薄膜とすることを特徴とする。
本発明の第1の薄膜製造装置は、
(A)スパッタ電極と、
(B)イオン銃と、
(C)外周面に基板を保持するようにした筒状の回転基
板ホルダーと、 (D)該スパッタ電極、イオン銃および回転基板ホルダ
ーを収納する真空室と、 (E)該真空室に連結され、該真空室を排気する排気装
置 とを具え、前記(C)回転ホルダーにおける(A)スパ
ッタ電極の対向面と、(B)イオン銃のイオンビーム照
射面とが重ならないように、(A)スパツタ電極と(B
)イオン銃とを離間して、(C)回転ホルダーの外周面
の外側に配設したことを特徴とする。
板ホルダーと、 (D)該スパッタ電極、イオン銃および回転基板ホルダ
ーを収納する真空室と、 (E)該真空室に連結され、該真空室を排気する排気装
置 とを具え、前記(C)回転ホルダーにおける(A)スパ
ッタ電極の対向面と、(B)イオン銃のイオンビーム照
射面とが重ならないように、(A)スパツタ電極と(B
)イオン銃とを離間して、(C)回転ホルダーの外周面
の外側に配設したことを特徴とする。
本発明の第2の薄膜製造装置は、以下の(a)〜(f)
を具えたことを特徴とする。
を具えたことを特徴とする。
(a)スパッタ電極、蒸発源等の薄膜の堆積装置。
(b)イオン銃。
(C) (a)堆積装置と(b)イオン銃との間に基板
を保持、移動させる移動基板ホルダー。
を保持、移動させる移動基板ホルダー。
(d) (a)堆積装置と(b)イオン銃および(c)
移動基板ホルダーを収納する真空室。
移動基板ホルダーを収納する真空室。
(e) (d)真空室に連結され、(d)真空室を排気
する排気装置。
する排気装置。
(f) (、)堆積装置と(b)イオン銃との間に配設
され、この両者を仕切ってそれぞれ膜堆積室とイオンビ
ーム照射室とを形成するとともに、この両者に圧力差を
生じせしめるコンダクタンス部材。
され、この両者を仕切ってそれぞれ膜堆積室とイオンビ
ーム照射室とを形成するとともに、この両者に圧力差を
生じせしめるコンダクタンス部材。
以下、添付図面に沿って本発明をさらに詳細に説明する
。
。
第1図および第2図は本発明の薄膜形成方法について説
明するための図である。まず、第1に示したように適当
な基板1上に超薄膜2を形成する。超薄膜2は最終的に
形成さ′れる薄膜3(第2図参照)よりも十分に薄い厚
さとする。この超薄膜2の形成はスパッタリング、真空
蒸着などより行なわれる。ついで、この超薄膜2に、イ
オンビームを照射して膜を改質して、超薄膜2′とする
(第2図参照)。このように薄い膜厚の状態でイオンビ
ームを照射することにより、容易に膜の改質を可能であ
り、たとえば、Arなどの不活性ガスのイオンビームを
照射して膜の内側応力を緩和したり、あるいは、膜の充
填密度や結晶性を制御できる。また、S i O,等の
酸化物などの化合物薄膜を形成した場合に生じる膜中の
構成元素の欠乏(不足)を回復できる。
明するための図である。まず、第1に示したように適当
な基板1上に超薄膜2を形成する。超薄膜2は最終的に
形成さ′れる薄膜3(第2図参照)よりも十分に薄い厚
さとする。この超薄膜2の形成はスパッタリング、真空
蒸着などより行なわれる。ついで、この超薄膜2に、イ
オンビームを照射して膜を改質して、超薄膜2′とする
(第2図参照)。このように薄い膜厚の状態でイオンビ
ームを照射することにより、容易に膜の改質を可能であ
り、たとえば、Arなどの不活性ガスのイオンビームを
照射して膜の内側応力を緩和したり、あるいは、膜の充
填密度や結晶性を制御できる。また、S i O,等の
酸化物などの化合物薄膜を形成した場合に生じる膜中の
構成元素の欠乏(不足)を回復できる。
たとえば、膜の組成がS i 0x(X< 2 )とな
った場合には、酸素ガスのイオンビームを照射してSi
n、の組成とする。
った場合には、酸素ガスのイオンビームを照射してSi
n、の組成とする。
この超薄膜の改質において特に有用であるのは、金属か
らなる超薄膜2を形成して、イオンビームの照射により
化合物からなる超薄膜2′とする場合である。Tie、
のような金属酸化物は、金属(Ti)に比べてスパッタ
速度が極端に遅く生産性が悪い。また、金属Tiを酸化
ガスの共存下にスパッタしてTiO2薄膜とする反応性
スパッタの場合も同様である。以上の事情は、他の酸化
物や、窒化物などの他の化合物薄膜などについても同様
である。さらに、化合物によっては均質なターゲットを
製造することが困難で、金属ターゲットによる反応性ス
パッタリングによらざるを得ない場合もある。
らなる超薄膜2を形成して、イオンビームの照射により
化合物からなる超薄膜2′とする場合である。Tie、
のような金属酸化物は、金属(Ti)に比べてスパッタ
速度が極端に遅く生産性が悪い。また、金属Tiを酸化
ガスの共存下にスパッタしてTiO2薄膜とする反応性
スパッタの場合も同様である。以上の事情は、他の酸化
物や、窒化物などの他の化合物薄膜などについても同様
である。さらに、化合物によっては均質なターゲットを
製造することが困難で、金属ターゲットによる反応性ス
パッタリングによらざるを得ない場合もある。
本発明によれば、まず金属の超薄膜を形成し、これに酸
素ガス、窒素ガスなどの反応性ガスのイオンビームを照
射して酸化物、窒化物などに変換することにより、大き
な成膜速度が実現できる。ここで、金属ターゲットとし
ては、Al。
素ガス、窒素ガスなどの反応性ガスのイオンビームを照
射して酸化物、窒化物などに変換することにより、大き
な成膜速度が実現できる。ここで、金属ターゲットとし
ては、Al。
Ti、Sn、Cr、Ta、Fe、Si、Te。
N i −Cr 、 I n −S nなどが用いられ
、イオンビームの照射により、A l 203y T
l 02 +Ta、O,,SiO□の光学膜ないし絶縁
膜。
、イオンビームの照射により、A l 203y T
l 02 +Ta、O,,SiO□の光学膜ないし絶縁
膜。
Fe2O3などの磁性膜、TiN、CrNなどの超硬膜
とされる。
とされる。
このような超薄膜を繰り返して形成して積層することに
より、目的とする厚さの薄膜3とされる。
より、目的とする厚さの薄膜3とされる。
超薄膜2の厚さやイオンビームの照射条件は、超薄膜を
改質ないしは変化させえうる範囲で適当に選択される。
改質ないしは変化させえうる範囲で適当に選択される。
イオンビームエツチングと異なり、本発明のイオンビー
ム照射は、超薄膜の酸化等を目的とするものであるので
、低エネルギーのイオンビーム、たとえば、400eV
程度以下、好ましくは10〜200eVのものが用いら
れる。超薄膜の厚さは、たとえば、Tiを酸化してTi
e2とする場合には、5〜50人程度が好適である。
ム照射は、超薄膜の酸化等を目的とするものであるので
、低エネルギーのイオンビーム、たとえば、400eV
程度以下、好ましくは10〜200eVのものが用いら
れる。超薄膜の厚さは、たとえば、Tiを酸化してTi
e2とする場合には、5〜50人程度が好適である。
第3図は、本発明の薄膜製造装置の横断面図であり、筒
状の回転基板ホルダー4が真空室5内に立設され、この
外周面に基板6が保持されている。この回転基板ホルダ
ー4の外周面の外側には、スパッタ電極8およびイオン
銃7が離間して配設されている。基板6は、回転基板ホ
ルダー4の回転につれて、スパッタ電極8の対向面でタ
ーゲット9により超薄膜が形成され、ついで、イオン銃
7の前面でイオンビームを照射される。イオンビームの
照射条件(圧力)は、通常スパッタ圧力よりも低めに設
定されるので、この場合は、排気口10をイオンビーム
側に設けて、圧力勾配を設けることが望ましい。12は
排気系を、14は隔離板を示す。
状の回転基板ホルダー4が真空室5内に立設され、この
外周面に基板6が保持されている。この回転基板ホルダ
ー4の外周面の外側には、スパッタ電極8およびイオン
銃7が離間して配設されている。基板6は、回転基板ホ
ルダー4の回転につれて、スパッタ電極8の対向面でタ
ーゲット9により超薄膜が形成され、ついで、イオン銃
7の前面でイオンビームを照射される。イオンビームの
照射条件(圧力)は、通常スパッタ圧力よりも低めに設
定されるので、この場合は、排気口10をイオンビーム
側に設けて、圧力勾配を設けることが望ましい。12は
排気系を、14は隔離板を示す。
第4図は本発明で用いられる装置の実施例を示す縦断面
図、第5図はその線■−■に沿った断面図である。
図、第5図はその線■−■に沿った断面図である。
真空室11にはイオン銃13およびスパッタ電極21が
設けられており、両者の間はコンダクタンスプレート3
3で仕切られ、それぞれイオンビーム照射室19、膜堆
積室31が形成されている。スパッタ電極21およびイ
オン銃13の上部には、基板ホルダー43が設けられて
いる。基板ホルダー43には、基板45が支持されてお
り、回転軸47を介してモータ49により基板ホルダー
を回転することにより、基板43をスパッタ電極の上面
からイオン銃13の上面へ、あるいはその逆に移動させ
ることができる。コンダクタンスプレート33は、この
ような基板ホルダー43の回転に支障をきたさないよう
に、基板ホルダー43面との間に適当な間隙を置い、て
配設されている。イオンビーム照射室19と膜堆積室3
1とにそれぞれ第1の排気口36および第2の排気口3
8が設けられており、これらはそれぞれ第1の排気系3
9、第2の排気系41に接続されている。35.37は
、それぞれ第1および第2の真空バルブである。また、
1つの排気系により第1の排気口36および第2の排気
口38から排気することもできる。
設けられており、両者の間はコンダクタンスプレート3
3で仕切られ、それぞれイオンビーム照射室19、膜堆
積室31が形成されている。スパッタ電極21およびイ
オン銃13の上部には、基板ホルダー43が設けられて
いる。基板ホルダー43には、基板45が支持されてお
り、回転軸47を介してモータ49により基板ホルダー
を回転することにより、基板43をスパッタ電極の上面
からイオン銃13の上面へ、あるいはその逆に移動させ
ることができる。コンダクタンスプレート33は、この
ような基板ホルダー43の回転に支障をきたさないよう
に、基板ホルダー43面との間に適当な間隙を置い、て
配設されている。イオンビーム照射室19と膜堆積室3
1とにそれぞれ第1の排気口36および第2の排気口3
8が設けられており、これらはそれぞれ第1の排気系3
9、第2の排気系41に接続されている。35.37は
、それぞれ第1および第2の真空バルブである。また、
1つの排気系により第1の排気口36および第2の排気
口38から排気することもできる。
次に、この装置を用いて薄膜を形成する方法について説
明する。タライオボンプ、拡散ポンプ、メカニカルブー
スター、ロータリーポンプ等から構成される第1および
第2の排気系39.41により真空室11を排気する。
明する。タライオボンプ、拡散ポンプ、メカニカルブー
スター、ロータリーポンプ等から構成される第1および
第2の排気系39.41により真空室11を排気する。
ついで、膜堆積室31とイオンビーム照射室19の圧力
雰囲気をそれぞれの所定値に調整する。通常、スパッタ
は10−’ 〜1O−2Torr、イオン銃によるイオ
ンビーム照射は10−6〜1O−3Torrの範囲内で
行われるが、一般にイオンビーム照射の方が低圧力下で
行われる場合が多い。いま、マグネトロンスパッタ法に
より10−”Torr台でスパッタし、一方、1O−4
Torr台でイオンビーム照射して金属酸化物薄膜を形
成する場合について考える。膜堆積室31にバリアプル
バルブ27を介してガスボンベ25からArガスなどの
不活性スパッタガスを導入し、第2の真空バルブ37の
開度を調整して膜堆積室31を10−” Torr台の
圧力とする。一方、イオンビーム照射室19は第1の真
空バルブ35の開度を調整して10−’Torr台でイ
オンビームの照射が行われるようにする。
雰囲気をそれぞれの所定値に調整する。通常、スパッタ
は10−’ 〜1O−2Torr、イオン銃によるイオ
ンビーム照射は10−6〜1O−3Torrの範囲内で
行われるが、一般にイオンビーム照射の方が低圧力下で
行われる場合が多い。いま、マグネトロンスパッタ法に
より10−”Torr台でスパッタし、一方、1O−4
Torr台でイオンビーム照射して金属酸化物薄膜を形
成する場合について考える。膜堆積室31にバリアプル
バルブ27を介してガスボンベ25からArガスなどの
不活性スパッタガスを導入し、第2の真空バルブ37の
開度を調整して膜堆積室31を10−” Torr台の
圧力とする。一方、イオンビーム照射室19は第1の真
空バルブ35の開度を調整して10−’Torr台でイ
オンビームの照射が行われるようにする。
まず、スパッタ電源23からスパッタ電極21に電力を
印加し、ターゲット29をスパッタして基板45に超薄
膜を堆積する。
印加し、ターゲット29をスパッタして基板45に超薄
膜を堆積する。
金属超薄膜を所定膜厚で堆積したのち、基板ホルダー4
3を回転し、基板45をイオン照射室19に移送する(
図では移送後の基板の位置を点線(45’ )で示しで
ある)。ついで、イオン銃13によりガスイオンを金属
超薄膜に照射して、金属超薄膜を金属化合物超薄膜に変
換せ・しめる。たとえば、SiO,超薄膜とする場合は
、Si超薄膜に酸素イオンが照射される。
3を回転し、基板45をイオン照射室19に移送する(
図では移送後の基板の位置を点線(45’ )で示しで
ある)。ついで、イオン銃13によりガスイオンを金属
超薄膜に照射して、金属超薄膜を金属化合物超薄膜に変
換せ・しめる。たとえば、SiO,超薄膜とする場合は
、Si超薄膜に酸素イオンが照射される。
イオン銃としては、カウフマン型(Kaufmann)
など、適宜のものが使用できる。
など、適宜のものが使用できる。
金属酸化物薄膜としたのち、基板は再度スパッタ室に移
送され、この酸化物薄膜上に再び金属薄膜が堆積される
。この操作を繰り返すことにより、金属酸化物薄膜の厚
さを、所定の厚さまで堆積することができる。
送され、この酸化物薄膜上に再び金属薄膜が堆積される
。この操作を繰り返すことにより、金属酸化物薄膜の厚
さを、所定の厚さまで堆積することができる。
このように、金属のスパッタにより必要膜厚よりも薄い
金属超薄膜を形成したのち、これを酸素イオンビームの
照射により金属酸化物超薄膜に変換する工程を繰り返し
て所定膜厚とすることにより、スパッタによる膜形成自
体は金属のスパッタとなるため、酸化物ターゲットをス
バッタする場合や、酸素雰囲気下で金属をスパッタする
反応性スパッタリングと比較して、大きな速度で成膜す
ることができる。
金属超薄膜を形成したのち、これを酸素イオンビームの
照射により金属酸化物超薄膜に変換する工程を繰り返し
て所定膜厚とすることにより、スパッタによる膜形成自
体は金属のスパッタとなるため、酸化物ターゲットをス
バッタする場合や、酸素雰囲気下で金属をスパッタする
反応性スパッタリングと比較して、大きな速度で成膜す
ることができる。
さらに、得られる薄膜は一種の積層膜を見ることができ
るので、各イオンビームの照射工程において、イオンビ
ームの照射量に変化をつけることにより、膜厚方向で酸
素原子濃度に変化する薄膜を得ることができ、膜特性を
制御することもできる。
るので、各イオンビームの照射工程において、イオンビ
ームの照射量に変化をつけることにより、膜厚方向で酸
素原子濃度に変化する薄膜を得ることができ、膜特性を
制御することもできる。
なお、以上の説明では金属酸化物の場合を取り上げたが
、窒化物などの他の金属化合物についても同様である。
、窒化物などの他の金属化合物についても同様である。
たとえば、窒化物の場合には、窒素イオンをイオン銃に
より照射すればよい。
より照射すればよい。
第4図に示した装置では、コンダクタンスプレートを設
けることにより、同じ真空室内に圧力雰囲気の異なるス
パッタ領域とイオンビーム照射領域を設けることができ
るので、移動基板ホルダーを用いてスパッタとイオンビ
ーム照射とを速みやかに交互に行うことができる。また
、イオンビーム照射室19の酸素ガスが膜堆積室31(
スパッタ室)に拡散してくると、スパッタ速度が低下し
てしまうが、スパッタの方が一般に設定圧力が高いので
、膜堆積室31のArガスがイオンビーム照射室19に
拡散すること・があっても、その逆、即ち酸素ガスの膜
堆積室31への拡散は実質上問題とならない。
けることにより、同じ真空室内に圧力雰囲気の異なるス
パッタ領域とイオンビーム照射領域を設けることができ
るので、移動基板ホルダーを用いてスパッタとイオンビ
ーム照射とを速みやかに交互に行うことができる。また
、イオンビーム照射室19の酸素ガスが膜堆積室31(
スパッタ室)に拡散してくると、スパッタ速度が低下し
てしまうが、スパッタの方が一般に設定圧力が高いので
、膜堆積室31のArガスがイオンビーム照射室19に
拡散すること・があっても、その逆、即ち酸素ガスの膜
堆積室31への拡散は実質上問題とならない。
第6図は本発明の薄膜形成装置の他の実施例を示す縦断
面図、第7図はその線IV−IVに沿った断面図である
6真空室11に配設されたコンダクタンスプレート33
′は、スパッタ電極21とイオン銃13とを仕切るとと
もに、排気口34を有する排気室32を形成している。
面図、第7図はその線IV−IVに沿った断面図である
6真空室11に配設されたコンダクタンスプレート33
′は、スパッタ電極21とイオン銃13とを仕切るとと
もに、排気口34を有する排気室32を形成している。
コンダクタンスプレート33′のうち、スパッタ電極2
1とイオン銃13とを直接に仕切る第1の部分33′a
は、移動基板ホルダー43の回転に支障をきたさない範
囲で気密的に構成されていることが望ましい。
1とイオン銃13とを直接に仕切る第1の部分33′a
は、移動基板ホルダー43の回転に支障をきたさない範
囲で気密的に構成されていることが望ましい。
スパッタ電極21と排気室32の間、あるいはイオン銃
13と排気室32の間に設けられるコンダクタンスプレ
ート33′の第2部分33′bまたは第315一 部分33′cは、開口度の異なる開口板から構成されて
いる。この開口比は、排気系40により排気口34から
真空槽11内を排気したときに、イオンビーム照射室1
9と膜堆積室31とがそれぞれ所定の真空度となるよう
に設定される。36.36’は穴を示す。
13と排気室32の間に設けられるコンダクタンスプレ
ート33′の第2部分33′bまたは第315一 部分33′cは、開口度の異なる開口板から構成されて
いる。この開口比は、排気系40により排気口34から
真空槽11内を排気したときに、イオンビーム照射室1
9と膜堆積室31とがそれぞれ所定の真空度となるよう
に設定される。36.36’は穴を示す。
また、この穴36,36’を可変バッフル構造としてコ
ンダクタンスを調整可能とすることが望ましい。これに
より、排気時には、排気能力を低下させないように、バ
ッフルを全開とすることができる。
ンダクタンスを調整可能とすることが望ましい。これに
より、排気時には、排気能力を低下させないように、バ
ッフルを全開とすることができる。
第6図に示した装置は、イオンビーム照射室19と膜堆
積室31とをそれぞれ所定圧に保つために、排気口およ
びコンダクタンスプレートの関係が異なる他は、第4図
に示した装置と同様の構成をとる。
積室31とをそれぞれ所定圧に保つために、排気口およ
びコンダクタンスプレートの関係が異なる他は、第4図
に示した装置と同様の構成をとる。
第6図に示した装置では第4図の装置に比較して排気系
の構成が簡単ですむ。一方、第4図の装置はスパッタ室
およびイオンビーム照射室の圧力雰囲気をそれぞれ別個
に制御できるので、=16− 汎用性が大きい。
の構成が簡単ですむ。一方、第4図の装置はスパッタ室
およびイオンビーム照射室の圧力雰囲気をそれぞれ別個
に制御できるので、=16− 汎用性が大きい。
なお、以上スパッタにより膜を形成する場合について説
明したが、金属材料を溶融、蒸発せしめる真空蒸着など
の場合も同様である。これらの場合も、膜の堆積自体は
金属薄膜の形成として取り扱えるので、蒸着条件の設定
や蒸着装置の構造が簡便となり、また、多様な膜を形成
することもできる。
明したが、金属材料を溶融、蒸発せしめる真空蒸着など
の場合も同様である。これらの場合も、膜の堆積自体は
金属薄膜の形成として取り扱えるので、蒸着条件の設定
や蒸着装置の構造が簡便となり、また、多様な膜を形成
することもできる。
m嬶液釆一
本発明の方法によれば、金属の超薄膜の形成とイオンビ
ーム照射による酸化物等への変換等を交互に繰り返して
行い所望の膜厚の金属化合物薄膜とすることにより、薄
膜の形成自体は金属として扱うことができ、スパッタリ
ングにおいて大きな堆積速度が得られる等の効果を有す
る。また、膜厚方向に酸素原子等の濃度を変化させるこ
とが容易であるなど、膜特性の制御が可能であり、その
広い応用が期待される。
ーム照射による酸化物等への変換等を交互に繰り返して
行い所望の膜厚の金属化合物薄膜とすることにより、薄
膜の形成自体は金属として扱うことができ、スパッタリ
ングにおいて大きな堆積速度が得られる等の効果を有す
る。また、膜厚方向に酸素原子等の濃度を変化させるこ
とが容易であるなど、膜特性の制御が可能であり、その
広い応用が期待される。
また、金属の薄膜に限らず他の化合物の薄膜ニオいても
、超薄膜形成とイオンビームの照射とを繰り返して薄膜
とすることにより、膜中の欠乏原子の回復や、応力の緩
和、充填密度の制御、結晶性の改善を行ないながら、成
膜することができ、特性に優れた薄膜を得ることができ
る、しかも、この方法によれば膜形成時の基板加熱や膜
形成後のアニール処理加熱などを省略ないし低温に抑え
ることも可能となり、この工程を省くことができるとと
もに基板の選択の上での制約も少なくなる。
、超薄膜形成とイオンビームの照射とを繰り返して薄膜
とすることにより、膜中の欠乏原子の回復や、応力の緩
和、充填密度の制御、結晶性の改善を行ないながら、成
膜することができ、特性に優れた薄膜を得ることができ
る、しかも、この方法によれば膜形成時の基板加熱や膜
形成後のアニール処理加熱などを省略ないし低温に抑え
ることも可能となり、この工程を省くことができるとと
もに基板の選択の上での制約も少なくなる。
本発明の第1番目の装置によれば簡単な構成により上記
の方法を実現でき、連続生産も可能なので工業的に極め
て有用である。
の方法を実現でき、連続生産も可能なので工業的に極め
て有用である。
さらに、本発明の第2番目の装置によれば、コンダクタ
ンス部材を用いることにより膜堆積雰囲気およびイオン
ビーム照射雰囲気の制御が容易となり、良質な薄膜を安
定して得ることができる。
ンス部材を用いることにより膜堆積雰囲気およびイオン
ビーム照射雰囲気の制御が容易となり、良質な薄膜を安
定して得ることができる。
実験例
第5図に示した装置を用い、ターゲットとしてT1を用
い、下記の条件で直流マグネトロン高周波スパッタによ
る金属Ti超薄膜の成膜と、カウフマン型イオン銃によ
るイオンビーム照射による酸化とを繰り返し、厚さ0.
25μmのT i O2薄膜を成膜した。この膜の屈折
率は2.45(λ=5700m)であり、吸収もなく良
好な特性を示した。
い、下記の条件で直流マグネトロン高周波スパッタによ
る金属Ti超薄膜の成膜と、カウフマン型イオン銃によ
るイオンビーム照射による酸化とを繰り返し、厚さ0.
25μmのT i O2薄膜を成膜した。この膜の屈折
率は2.45(λ=5700m)であり、吸収もなく良
好な特性を示した。
ス郊コリワ1佳
圧 カニt、5xto″″3Torr (Ar)
投入電カニ 500W 基板温度:無加熱 膜 厚:50人 イオンビーム、 条件 圧 カニ 5 X 10−’Torrイオン種:A
r+02 イオンビームエネルギー: 200eV
投入電カニ 500W 基板温度:無加熱 膜 厚:50人 イオンビーム、 条件 圧 カニ 5 X 10−’Torrイオン種:A
r+02 イオンビームエネルギー: 200eV
第1図および第2図は、本発明の膜形成方法を示す説明
図である。 第3図は本発明で用いられる薄膜製造装置の実施例を示
す横断面図である。 第4図は、本発明で用いられる他装置の実施例模式的に
示す縦断面図、第5図はその線A−Aに沿った断面図で
ある。 第6図は、本発明で用いられる装置のさらに他の実施例
を模式的に示す縦断面図、第7図はその線B−Bに沿っ
た断面図である。 4・・・回転基板ホルダー 5,11・・・真空室7.
13・・・イオン銃 8,21・・・スパッタ電
極9.29・・・ターゲット 19・・・イオンビー
ム照射室31・・・膜厚堆積 33・・・コンダ
クタンスプレート43・・・基板ホルダ ′9PJl関 扇2聞 蛸3■ 昂4凶 消5カ ’M6’W 市7貼
図である。 第3図は本発明で用いられる薄膜製造装置の実施例を示
す横断面図である。 第4図は、本発明で用いられる他装置の実施例模式的に
示す縦断面図、第5図はその線A−Aに沿った断面図で
ある。 第6図は、本発明で用いられる装置のさらに他の実施例
を模式的に示す縦断面図、第7図はその線B−Bに沿っ
た断面図である。 4・・・回転基板ホルダー 5,11・・・真空室7.
13・・・イオン銃 8,21・・・スパッタ電
極9.29・・・ターゲット 19・・・イオンビー
ム照射室31・・・膜厚堆積 33・・・コンダ
クタンスプレート43・・・基板ホルダ ′9PJl関 扇2聞 蛸3■ 昂4凶 消5カ ’M6’W 市7貼
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、低圧雰囲気下で、基板上に超薄膜を堆積する工程と
、この超薄膜にイオンビームを照射する工程とを繰り返
し、所望の膜厚の薄膜とすることを特徴とする薄膜形成
方法。 2、低圧雰囲気下で基板上に金属の超薄膜を形成する工
程と、この金属の超薄膜に反応性ガスのイオンビームを
照射して金属化合物の超薄膜に変換する工程とを繰り返
し、所望の膜厚の金属化合物薄膜とすることを特徴とす
る薄膜形成方法。 3、スパッタ電極と、 イオン銃と、 外周面に基板を保持するようにした筒状の 回転基板ホルダーと、 該スパッタ電極、イオン銃および回転基板 を収納する真空室と、 該真空室に連結され、該真空室を排気する 排気装置 とを具え、 前記回転基板ホルダーにおけるスパッタ電 極の対向面と、前記イオン銃のイオンビーム照射面とが
重ならないように、前記スパッタ電極とイオン銃とを離
間して、前記回転基板ホルダーの外周面の外側に配設し
たことを特徴とする薄膜形成装置。 4、スパッタ電極、蒸発源等の薄膜の堆積装置と イオン銃と、 該堆積装置とイオン銃の照射面との間に基 板を保持、移動させる移動基板ホルダーと、該堆積装置
、イオン銃および移動基板ホル ダーを収納する真空室と、 該真空室に連結され、該真空室を排気する 排気装置と、 該堆積装置とイオン銃との間に配設され、 この両者を仕切ってそれぞれ膜堆積室とイオンビーム照
射室とを形成するとともに、この両室に圧力差を生じせ
しめるコンダクタンス部材 とを具えたことを特徴とする薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61127700A JPH0819518B2 (ja) | 1986-06-02 | 1986-06-02 | 薄膜形成方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61127700A JPH0819518B2 (ja) | 1986-06-02 | 1986-06-02 | 薄膜形成方法および装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62284076A true JPS62284076A (ja) | 1987-12-09 |
JPH0819518B2 JPH0819518B2 (ja) | 1996-02-28 |
Family
ID=14966540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61127700A Expired - Lifetime JPH0819518B2 (ja) | 1986-06-02 | 1986-06-02 | 薄膜形成方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0819518B2 (ja) |
Cited By (10)
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---|---|---|---|---|
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JPH02159362A (ja) * | 1988-12-13 | 1990-06-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 薄膜製造方法および装置 |
JPH04346655A (ja) * | 1991-05-24 | 1992-12-02 | Japan Steel Works Ltd:The | 化合物薄膜の形成方法及び装置 |
WO1994014996A1 (de) * | 1992-12-23 | 1994-07-07 | Balzers Aktiengesellschaft | Verfahren und anlage zur schichtabscheidung |
US5618388A (en) * | 1988-02-08 | 1997-04-08 | Optical Coating Laboratory, Inc. | Geometries and configurations for magnetron sputtering apparatus |
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US6258218B1 (en) | 1999-10-22 | 2001-07-10 | Sola International Holdings, Ltd. | Method and apparatus for vacuum coating plastic parts |
KR100720742B1 (ko) | 2005-12-01 | 2007-05-22 | 김명길 | 금속물질 코팅장치 및 코팅방법 |
JP2014002293A (ja) * | 2012-06-20 | 2014-01-09 | Canon Inc | 金属酸化膜形成方法、金属酸化膜形成装置および反射防止膜付き光学素子の製造方法 |
WO2018197305A3 (en) * | 2017-04-27 | 2019-02-14 | Evatec Ag | TEMPORARY MAGNET MULTILAYER DEPOSITION APPARATUS, MANUFACTURING METHODS AND MAGNETIC MULTILAYER |
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CN100558931C (zh) * | 2004-01-06 | 2009-11-11 | 理想星株式会社 | 离子注入方法及离子注入装置 |
FI120832B (fi) * | 2007-12-03 | 2010-03-31 | Beneq Oy | Menetelmä ohuen lasin lujuuden kasvattamiseksi |
KR102562567B1 (ko) * | 2022-12-19 | 2023-08-01 | 백정훈 | Pcb 기판용 회전형 스퍼터링 증착장치 |
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JPS61133376A (ja) * | 1984-12-03 | 1986-06-20 | Nissin Electric Co Ltd | 薄膜形成方法及びその装置 |
JPS61174371A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-06 | Hitachi Ltd | 薄膜作成装置 |
-
1986
- 1986-06-02 JP JP61127700A patent/JPH0819518B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
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KR100720742B1 (ko) | 2005-12-01 | 2007-05-22 | 김명길 | 금속물질 코팅장치 및 코팅방법 |
JP2014002293A (ja) * | 2012-06-20 | 2014-01-09 | Canon Inc | 金属酸化膜形成方法、金属酸化膜形成装置および反射防止膜付き光学素子の製造方法 |
WO2018197305A3 (en) * | 2017-04-27 | 2019-02-14 | Evatec Ag | TEMPORARY MAGNET MULTILAYER DEPOSITION APPARATUS, MANUFACTURING METHODS AND MAGNETIC MULTILAYER |
CN110785825A (zh) * | 2017-04-27 | 2020-02-11 | 瑞士艾发科技 | 软磁性多层件沉积设备、制造磁性多层件的方法和磁性多层件 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0819518B2 (ja) | 1996-02-28 |
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