JPH0138871B2 - - Google Patents
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- JPH0138871B2 JPH0138871B2 JP57122310A JP12231082A JPH0138871B2 JP H0138871 B2 JPH0138871 B2 JP H0138871B2 JP 57122310 A JP57122310 A JP 57122310A JP 12231082 A JP12231082 A JP 12231082A JP H0138871 B2 JPH0138871 B2 JP H0138871B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- voltage
- thin film
- thermionic
- boron
- Prior art date
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-
- 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
- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/32—Vacuum 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)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はイオンプレーテイング法、イオンビー
ム法などのイオン化した粒子を用いる物理的気相
成長法（以下PVDと略す）によつて基板上に所
望の薄膜を生成する薄膜生成法に関するものであ
る。
ム法などのイオン化した粒子を用いる物理的気相
成長法（以下PVDと略す）によつて基板上に所
望の薄膜を生成する薄膜生成法に関するものであ
る。
従来例の構成とその問題点
一般に、PVD法はドライメツキ技術として無
公害性、作業性など種々の長所を有し、多くの産
業分野で応用されている薄膜生成技術として知ら
れている。中でも、粒子をイオン化して生成させ
る方法は、基板との付着強度、膜質などの点で多
くの長所、特徴を備えた薄膜生成法として注目さ
れ、実用が成されている。このような方法で生成
された薄膜には、格子欠陥、表面張力、相転位な
ど種々の要因によつて内部応力が発生する。ま
た、この内部応力は生成膜の材料、膜厚の他、生
成条件によつても応力の強さ、方向が変化するこ
とが知られている。そして、このような応力を含
んだ薄膜を用いた場合、外部から加わる力や熱に
よつて応力のバランスが崩れ、薄膜の変形や割
れ、剥離などの現象を生じる問題があつた。そこ
で、このような問題の発生を防ぐため、従来から
薄膜の生成条件の検討や生成後のアニール処理に
よる残留応力の減少法が考えられている。一方、
残留応力を薄膜の用途に応じて積極的に利用する
ことが考えられている。例えば、生成薄膜の残留
応力が有効な用途ではスパツタ法が用いられてい
る。これは、スパツタ法で生成した薄膜には最終
的に圧縮応力が残留するためである。しかしなが
ら、薄膜の生成条件や生成後のアニール処理を行
なつても生成した薄膜に残留する応力は材料や生
成法にて決まつてしまうものであるため、任意の
残留応力特性を有する薄膜を得ることは非常にむ
ずかしいものであつた。
公害性、作業性など種々の長所を有し、多くの産
業分野で応用されている薄膜生成技術として知ら
れている。中でも、粒子をイオン化して生成させ
る方法は、基板との付着強度、膜質などの点で多
くの長所、特徴を備えた薄膜生成法として注目さ
れ、実用が成されている。このような方法で生成
された薄膜には、格子欠陥、表面張力、相転位な
ど種々の要因によつて内部応力が発生する。ま
た、この内部応力は生成膜の材料、膜厚の他、生
成条件によつても応力の強さ、方向が変化するこ
とが知られている。そして、このような応力を含
んだ薄膜を用いた場合、外部から加わる力や熱に
よつて応力のバランスが崩れ、薄膜の変形や割
れ、剥離などの現象を生じる問題があつた。そこ
で、このような問題の発生を防ぐため、従来から
薄膜の生成条件の検討や生成後のアニール処理に
よる残留応力の減少法が考えられている。一方、
残留応力を薄膜の用途に応じて積極的に利用する
ことが考えられている。例えば、生成薄膜の残留
応力が有効な用途ではスパツタ法が用いられてい
る。これは、スパツタ法で生成した薄膜には最終
的に圧縮応力が残留するためである。しかしなが
ら、薄膜の生成条件や生成後のアニール処理を行
なつても生成した薄膜に残留する応力は材料や生
成法にて決まつてしまうものであるため、任意の
残留応力特性を有する薄膜を得ることは非常にむ
ずかしいものであつた。
発明の目的
本発明はこのような従来の欠点を解消するもの
であり、基板上に生成した薄膜に生じる残留応力
を制御して所望の残留応力を備えた薄膜を得るこ
とができる薄膜生成方法を提供することを目的と
するものである。
であり、基板上に生成した薄膜に生じる残留応力
を制御して所望の残留応力を備えた薄膜を得るこ
とができる薄膜生成方法を提供することを目的と
するものである。
発明の構成
本発明の薄膜生成方法は、イオン化粒子を用い
たPVD法によつて基板上に所望の薄膜を生成さ
せるにあたり、上記薄膜の生成中に、上記基板に
入射するイオンのイオン価を限定しイオンの衝撃
エネルギーを均一化したものである。かかる方法
によれば、基板上に生成した薄膜に蓄積される残
留応力のベクトル、強さを基板に印加する電界強
度によつて制御することができるためにその残留
応力の方向、量を任意に付与することができ、も
つて所望の残留応力特性を有する薄膜を得ること
ができる利点を有する。ここで、イオンの価数及
びイオンの運動エネルギー量を変化することによ
つて、生成膜の残留応力が制御されるメカニズム
は次のような効果によるものと考えられる。その
一つは生成膜中に入射するイオンの運動エネルギ
ーによつてイオンが生成膜中に埋め込まれる深
さ、生成膜に与えるダメージが膜厚と共に変化
し、その分布が生成膜全体として方向性を示す。
また、イオン衝撃のエネルギーは大半が熱となつ
て消滅するので、ミクロ的に生成膜の表面を考え
ると、イオン衝撃を受けた部分は非常に高いエネ
ルギー密度で熱衝撃を受けることになり、薄膜の
生成中に同時にアニーリングを施すことと等価に
なる。そして、イオン粒子のイオン価を限定する
ことによつてイオンの衝撃エネルギーは基板に印
加する電界強度によつて定まり、常に一定のエネ
ルギーが付加されることによるアニール効果によ
り残留応力の量、方向性が決定されるものと考え
る。
たPVD法によつて基板上に所望の薄膜を生成さ
せるにあたり、上記薄膜の生成中に、上記基板に
入射するイオンのイオン価を限定しイオンの衝撃
エネルギーを均一化したものである。かかる方法
によれば、基板上に生成した薄膜に蓄積される残
留応力のベクトル、強さを基板に印加する電界強
度によつて制御することができるためにその残留
応力の方向、量を任意に付与することができ、も
つて所望の残留応力特性を有する薄膜を得ること
ができる利点を有する。ここで、イオンの価数及
びイオンの運動エネルギー量を変化することによ
つて、生成膜の残留応力が制御されるメカニズム
は次のような効果によるものと考えられる。その
一つは生成膜中に入射するイオンの運動エネルギ
ーによつてイオンが生成膜中に埋め込まれる深
さ、生成膜に与えるダメージが膜厚と共に変化
し、その分布が生成膜全体として方向性を示す。
また、イオン衝撃のエネルギーは大半が熱となつ
て消滅するので、ミクロ的に生成膜の表面を考え
ると、イオン衝撃を受けた部分は非常に高いエネ
ルギー密度で熱衝撃を受けることになり、薄膜の
生成中に同時にアニーリングを施すことと等価に
なる。そして、イオン粒子のイオン価を限定する
ことによつてイオンの衝撃エネルギーは基板に印
加する電界強度によつて定まり、常に一定のエネ
ルギーが付加されることによるアニール効果によ
り残留応力の量、方向性が決定されるものと考え
る。
なお本発明により残留応力を制御する場合には
イオンのイオン価が問題となるが同時にイオンの
質量、基板へ入射時のエネルギー、イオン量など
によつて制御効果が変化するので、イオン化の方
式、生成条件、生成物質、基板材料、形状などに
よつて制御範囲が限定される。
イオンのイオン価が問題となるが同時にイオンの
質量、基板へ入射時のエネルギー、イオン量など
によつて制御効果が変化するので、イオン化の方
式、生成条件、生成物質、基板材料、形状などに
よつて制御範囲が限定される。
次に本発明の骨子となる蒸発粒子のイオン価の
制御について用いたイオンプレーテイング法の原
理と共に説明する。
制御について用いたイオンプレーテイング法の原
理と共に説明する。
第１図にプレーテイング装置の原理図を示す。
第１図において、装置内のガス圧は10-5Torr台
に保たれているが、蒸発源４のごく表面ではほぼ
蒸発材料の飽和蒸気圧程度迄ガス圧が上昇する。
また蒸発材の蒸発中には蒸発粒子と共に、熱電子
や２次電子などが蒸発源４から放出される。この
ような状態で熱電子加速電極３に正の直流電界を
印加すると蒸発源４から放出される電子は加速さ
れて熱電子加速電圧に入射する。このようにして
加速された電子は10-1〜10-3Torrというオーダ
ーのガス圧中を移動するため高い確立で蒸発粒子
と衝突して粒子を電離しイオン化するが蒸発粒子
のイオン価は加速電子の運動エネルギーによつて
決定するので熱電子加速電極３に印加する直流電
界の制御によつてイオン化粒子のイオン価が変化
できる。蒸発材がボロンの場合、第一イオン化ポ
テンシヤルは8.3eV、第二イオン化ポテンシヤル
は25.1eVである。しかし、実際では上記イオン
化ポテンシヤルの２〜３倍程度のエネルギーを加
えなければイオン化は十分に成されないとされて
いる。
第１図において、装置内のガス圧は10-5Torr台
に保たれているが、蒸発源４のごく表面ではほぼ
蒸発材料の飽和蒸気圧程度迄ガス圧が上昇する。
また蒸発材の蒸発中には蒸発粒子と共に、熱電子
や２次電子などが蒸発源４から放出される。この
ような状態で熱電子加速電極３に正の直流電界を
印加すると蒸発源４から放出される電子は加速さ
れて熱電子加速電圧に入射する。このようにして
加速された電子は10-1〜10-3Torrというオーダ
ーのガス圧中を移動するため高い確立で蒸発粒子
と衝突して粒子を電離しイオン化するが蒸発粒子
のイオン価は加速電子の運動エネルギーによつて
決定するので熱電子加速電極３に印加する直流電
界の制御によつてイオン化粒子のイオン価が変化
できる。蒸発材がボロンの場合、第一イオン化ポ
テンシヤルは8.3eV、第二イオン化ポテンシヤル
は25.1eVである。しかし、実際では上記イオン
化ポテンシヤルの２〜３倍程度のエネルギーを加
えなければイオン化は十分に成されないとされて
いる。
尚、第１図中、１はベルジヤー、２は基板、３
は熱電子加速電極、４はルツボ、５は電子ビーム
ガン、６は熱電子加速電源、７はイオン加速電源
（基板電圧源）である。
は熱電子加速電極、４はルツボ、５は電子ビーム
ガン、６は熱電子加速電源、７はイオン加速電源
（基板電圧源）である。
実施例の説明
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例 １
第１図に示したDCイオンプレーテイング装置
により、電子ビーム蒸発源を用いて、EB出力
7KW、スイープＯ（第３図中7KW−１）でボロ
ンを蒸発させた。この時、ガス圧は１〜３×
10-5Torr、熱電子加速電極３に＋25Vを印加し、
基板２には−1.0kVを印加して約1μｍ／minの蒸
着速度でチタン基板２上に20μｍのボロン膜を生
成した。
により、電子ビーム蒸発源を用いて、EB出力
7KW、スイープＯ（第３図中7KW−１）でボロ
ンを蒸発させた。この時、ガス圧は１〜３×
10-5Torr、熱電子加速電極３に＋25Vを印加し、
基板２には−1.0kVを印加して約1μｍ／minの蒸
着速度でチタン基板２上に20μｍのボロン膜を生
成した。
実施例 ２
第１図に示したDCイオンプレーテイング装置
により、電子ビーム蒸発源を用いて１〜３×
10-5Torrのガス圧中でボロンを蒸発させた。こ
の時熱電子加速電極３に＋25Vを印加し、基板２
には−1.2kVを印加して約1μｍ／minの蒸着速度
でチタン基板２上に20μｍのボロン膜を生成し
た。
により、電子ビーム蒸発源を用いて１〜３×
10-5Torrのガス圧中でボロンを蒸発させた。こ
の時熱電子加速電極３に＋25Vを印加し、基板２
には−1.2kVを印加して約1μｍ／minの蒸着速度
でチタン基板２上に20μｍのボロン膜を生成し
た。
実施例 ３
第１図に示したDCイオンプレーテイング装置
により、電子ビーム蒸発源を用いて、１〜３×
10-5Torrのガス圧中でボロンを蒸発させた。こ
の時熱電子加速電極３に＋25Vを印加し、基板２
には−1.5kVを印加して約1μｍ／minの蒸着速度
でチタン基板２上に20μｍのボロン膜を生成し
た。
により、電子ビーム蒸発源を用いて、１〜３×
10-5Torrのガス圧中でボロンを蒸発させた。こ
の時熱電子加速電極３に＋25Vを印加し、基板２
には−1.5kVを印加して約1μｍ／minの蒸着速度
でチタン基板２上に20μｍのボロン膜を生成し
た。
比較例 １
第１図に示したDCイオンプレーテイング装置
により、電子ビーム蒸発源を用いて、１〜３×
10-5Torrのガス圧中でボロンを蒸発させた。こ
の時熱電子加速電極３に＋70Vを印加し、基板２
には−0.1kVを印加して約1μｍ／minの蒸着速度
でチタン基板２上に20μｍのボロン膜を生成し
た。
により、電子ビーム蒸発源を用いて、１〜３×
10-5Torrのガス圧中でボロンを蒸発させた。こ
の時熱電子加速電極３に＋70Vを印加し、基板２
には−0.1kVを印加して約1μｍ／minの蒸着速度
でチタン基板２上に20μｍのボロン膜を生成し
た。
比較例 ２
第１図に示したDCイオンプレーテイング装置
により、電子ビーム蒸発源を用いて１〜３×
10-5Torrのガス圧中でボロンを蒸発させた。こ
の時熱電子加速電極３に＋70Vを印加し、基板２
には−0.5kVを印加して約1μｍ／minの蒸着速度
でチタン基板２上に20μｍのボロン膜を生成し
た。
により、電子ビーム蒸発源を用いて１〜３×
10-5Torrのガス圧中でボロンを蒸発させた。こ
の時熱電子加速電極３に＋70Vを印加し、基板２
には−0.5kVを印加して約1μｍ／minの蒸着速度
でチタン基板２上に20μｍのボロン膜を生成し
た。
比較例 ３
第１図に示したDCイオンプレーテイング装置
により、電子ビーム蒸発源を用いて１〜３×
10-5Torrのガス圧中でボロンを蒸発させた。こ
の時熱電子加速電極３に＋70Vを印加し、基板２
には−1.0kVを印加して約1μｍ／minの蒸着速度
でチタン基板２上に20μｍのボロン膜を生成し
た。
により、電子ビーム蒸発源を用いて１〜３×
10-5Torrのガス圧中でボロンを蒸発させた。こ
の時熱電子加速電極３に＋70Vを印加し、基板２
には−1.0kVを印加して約1μｍ／minの蒸着速度
でチタン基板２上に20μｍのボロン膜を生成し
た。
比較例 ４
第１図に示したDCイオンプレーテイング装置
により、電子ビーム蒸発源を用いて１〜３×
10-5Torrのガス圧中でボロンを蒸発させた。こ
の時熱電子加速電極３に＋70Vを印加し、基板２
には−1.5kVを印加して約1μｍ／minの蒸着速度
でチタン基板２上に20μｍのボロン膜を生成し
た。
により、電子ビーム蒸発源を用いて１〜３×
10-5Torrのガス圧中でボロンを蒸発させた。こ
の時熱電子加速電極３に＋70Vを印加し、基板２
には−1.5kVを印加して約1μｍ／minの蒸着速度
でチタン基板２上に20μｍのボロン膜を生成し
た。
比較例 ５
第１図に示したDCイオンプレーテイング装置
により、電子ビーム蒸発源を用いて１〜３×
10-5Torrのガス圧中でボロンを蒸発させた。こ
の時熱電子加速電極３基板４には電界を印加せ
ず、真空蒸着法にて約1μｍ／minの蒸着速度でチ
タン基板２上に20μｍのボロン膜を生成した。
により、電子ビーム蒸発源を用いて１〜３×
10-5Torrのガス圧中でボロンを蒸発させた。こ
の時熱電子加速電極３基板４には電界を印加せ
ず、真空蒸着法にて約1μｍ／minの蒸着速度でチ
タン基板２上に20μｍのボロン膜を生成した。
実施例、比較例によつて処理した基板を濃度
0.5wt％のフツ酸溶液に浸してチタン基板をエツ
チオフし、基板上に生成したボロン膜の形状（反
り量）で評価した結果を第２図に示す。反り量は
圧縮性（基板側に凹）を＋引張性（基板側に凸）
を−として表示した。
0.5wt％のフツ酸溶液に浸してチタン基板をエツ
チオフし、基板上に生成したボロン膜の形状（反
り量）で評価した結果を第２図に示す。反り量は
圧縮性（基板側に凹）を＋引張性（基板側に凸）
を−として表示した。
第２図に示したように本実施例では基板に印加
する電圧と生成膜に残留する応力（二反り）の
量、方向とに相関が見られ、基板に印加する電圧
によつて、残留応力を制御できることがわかる。
しかし、比較例１〜３における残留応力の変化
は、基板に印加する電圧の変化に対し、ランダム
な挙動を示し、残留する応力の強度も実施例に比
べて、高く、単にイオンの加速エネルギーを変化
させても応力の制御は不可能である。
する電圧と生成膜に残留する応力（二反り）の
量、方向とに相関が見られ、基板に印加する電圧
によつて、残留応力を制御できることがわかる。
しかし、比較例１〜３における残留応力の変化
は、基板に印加する電圧の変化に対し、ランダム
な挙動を示し、残留する応力の強度も実施例に比
べて、高く、単にイオンの加速エネルギーを変化
させても応力の制御は不可能である。
これは、まず、イオン化された粒子が基板や被
膜に衝突した際、その運動エネルギーが熱に変換
されることによつて生じるアニール効果によるも
のと考えられる。
膜に衝突した際、その運動エネルギーが熱に変換
されることによつて生じるアニール効果によるも
のと考えられる。
従つて、均一なアニール効果を得るためには粒
子のイオン価が一定な方が単純な現象、変化を示
すので制御し易く、しかもイオン価は低い方がイ
オン衝撃時に変換される熱エネルギーが小さく、
ゆるやかなアニール処理に有効となる。
子のイオン価が一定な方が単純な現象、変化を示
すので制御し易く、しかもイオン価は低い方がイ
オン衝撃時に変換される熱エネルギーが小さく、
ゆるやかなアニール処理に有効となる。
即ち、実施例、比較例で述べたように蒸発材料
にボロンＢを用いた場合、ボロンの第一価のイオ
ン化エネルギーは8.3eV、第二価イオン化エネル
ギーは約25eVと言われているが、実際に第１図
に示したイオンプレーテイング装置で、熱電子加
速電極３に印加する電圧とイオンの入射によつて
基板２→イオン加速電源７→アースへと流れるイ
オン電流の関係を調べると、第３図のように、イ
オン電流が流れる（蒸発粒子がイオン化する）最
低の熱電子加速電極３に加える電圧は約35Vであ
る。このことは実際のイオン化に必要な熱電子の
運動エネルギーは前述したイオン化エネルギーの
約３倍が必要であり、実施例に示した条件は蒸発
粒子が第一価にイオン化される条件、比較例に示
した条件は蒸発粒子が一価の他に二価にイオン化
されたものも含む領域のものである。このため、
前述したように、本実施例では、イオン価が１の
低イオン価粒子を用いているので基板に印加する
電圧によつて、残留応力を制御できるのである。
にボロンＢを用いた場合、ボロンの第一価のイオ
ン化エネルギーは8.3eV、第二価イオン化エネル
ギーは約25eVと言われているが、実際に第１図
に示したイオンプレーテイング装置で、熱電子加
速電極３に印加する電圧とイオンの入射によつて
基板２→イオン加速電源７→アースへと流れるイ
オン電流の関係を調べると、第３図のように、イ
オン電流が流れる（蒸発粒子がイオン化する）最
低の熱電子加速電極３に加える電圧は約35Vであ
る。このことは実際のイオン化に必要な熱電子の
運動エネルギーは前述したイオン化エネルギーの
約３倍が必要であり、実施例に示した条件は蒸発
粒子が第一価にイオン化される条件、比較例に示
した条件は蒸発粒子が一価の他に二価にイオン化
されたものも含む領域のものである。このため、
前述したように、本実施例では、イオン価が１の
低イオン価粒子を用いているので基板に印加する
電圧によつて、残留応力を制御できるのである。
尚、第３図において、Viは熱電子加速電源６の
電圧、Iiはイオン加速電源７に流れる電流を示
す。また、EB出力の7KW−１〜３の末尾の１〜
３の番号は電子ビーム電源の出力電圧（7KW）
とその関連条件である電子ビームのスイープ状態
などが異なる３つの状態を示したものである。
電圧、Iiはイオン加速電源７に流れる電流を示
す。また、EB出力の7KW−１〜３の末尾の１〜
３の番号は電子ビーム電源の出力電圧（7KW）
とその関連条件である電子ビームのスイープ状態
などが異なる３つの状態を示したものである。
即ち、末尾番号が１の場合は電子ビームの照射
方向をふらせないでおいた状態を、末尾番号が２
の場合はこの電子ビームをふらせ、広い面に均一
にあてた状態を、末尾番号が３の場合は、２の場
合に比し、さらに電子ビームをふらせた状態を示
すものである。
方向をふらせないでおいた状態を、末尾番号が２
の場合はこの電子ビームをふらせ、広い面に均一
にあてた状態を、末尾番号が３の場合は、２の場
合に比し、さらに電子ビームをふらせた状態を示
すものである。
以上のように同一EB出力においてはいずれの
条件においても放電開始電圧（Viを上昇していつ
た時、Iiが流れ出す電圧）は大差ない。この電圧
Viが蒸発粒子をイオン化する電圧（１価のイオン
を発生させる電圧）になると考えられる。
条件においても放電開始電圧（Viを上昇していつ
た時、Iiが流れ出す電圧）は大差ない。この電圧
Viが蒸発粒子をイオン化する電圧（１価のイオン
を発生させる電圧）になると考えられる。
尚、真空中におけるグロー放電は一般に、一度
放電を開始すると最初の放電々圧以下でも、ある
電圧範囲では安定して放電を維持することが知ら
れている。本発明に記載する蒸発粒子のイオン化
においても同様で、熱電子と蒸発粒子との衝突に
よつて電離現象を生じ、熱電子電流が流れ始める
と蒸発粒子から遊離した電子によつて電子の密度
が上昇し、放電開始時より低い電圧（25V）でも
安定した放電を維持することができるものであ
る。
放電を開始すると最初の放電々圧以下でも、ある
電圧範囲では安定して放電を維持することが知ら
れている。本発明に記載する蒸発粒子のイオン化
においても同様で、熱電子と蒸発粒子との衝突に
よつて電離現象を生じ、熱電子電流が流れ始める
と蒸発粒子から遊離した電子によつて電子の密度
が上昇し、放電開始時より低い電圧（25V）でも
安定した放電を維持することができるものであ
る。
次に、放電開始電圧等を低電圧側へ移動させる
方法について述べる。
方法について述べる。
本発明に用いたイオンプレーテイング方式にお
いては放電をつかさどる電子は基本的には溶解し
た蒸発材から放出される熱電子、及び、この熱電
子との衝突によつて中性粒子がイオン化された
際、中性粒子から解離される自由電子である。一
般に原子番号の小さい元素は熱電子の放出量が少
ない為、放電の開始及び、その維持に必要な電圧
はその材料によつて定まるイオン化ポテンシヤル
に比べ相対的に高い電圧が必要になる。
いては放電をつかさどる電子は基本的には溶解し
た蒸発材から放出される熱電子、及び、この熱電
子との衝突によつて中性粒子がイオン化された
際、中性粒子から解離される自由電子である。一
般に原子番号の小さい元素は熱電子の放出量が少
ない為、放電の開始及び、その維持に必要な電圧
はその材料によつて定まるイオン化ポテンシヤル
に比べ相対的に高い電圧が必要になる。
これを改善するには外部から熱電子を付加し、
電子の密度を高めてやれば良い。具体的には、第
１図において蒸発源の近傍にタングステンＷ製の
フイラメントを設け、これを通電加熱して、熱電
子を放出させる方法を用いる。
電子の密度を高めてやれば良い。具体的には、第
１図において蒸発源の近傍にタングステンＷ製の
フイラメントを設け、これを通電加熱して、熱電
子を放出させる方法を用いる。
このようにして熱電子を外部から付加してやる
ことによつて、放電開始電圧、停止電圧及び、放
電安定領域を低電圧側へ移動、拡大する事が可能
であり、EB出力が5KWの場合でも25Vで放電を
維持する事は可能である。
ことによつて、放電開始電圧、停止電圧及び、放
電安定領域を低電圧側へ移動、拡大する事が可能
であり、EB出力が5KWの場合でも25Vで放電を
維持する事は可能である。
次にボロン以外の材料を用いた場合としてSiで
の結果を示す。
の結果を示す。
第４図はSiの場合の熱電子加速電圧Viと熱電子
電流Iiとの関係を示す特性図で放電開始電圧は
23V、放電停止電圧は13Vである。Siのイオン化
ポテンシヤルは一価で8.1V、二価で16.3Vであ
り、約20V以下ではイオン化された粒子はそのほ
とんどが一価になるものと考えられる。
電流Iiとの関係を示す特性図で放電開始電圧は
23V、放電停止電圧は13Vである。Siのイオン化
ポテンシヤルは一価で8.1V、二価で16.3Vであ
り、約20V以下ではイオン化された粒子はそのほ
とんどが一価になるものと考えられる。
第５図は、ボロンと同様にガス圧、８〜10×
10-6Torr中で電子ビーム出力6KW（ビームスイー
プモード３）にてSiを蒸発させ、約1.2μ／min、
の蒸発速度でアルミ基板上に約20μｍの厚さに生
成したSi膜の反り量と蒸着時に基板に印加した電
圧との関係を示したものである。
10-6Torr中で電子ビーム出力6KW（ビームスイー
プモード３）にてSiを蒸発させ、約1.2μ／min、
の蒸発速度でアルミ基板上に約20μｍの厚さに生
成したSi膜の反り量と蒸着時に基板に印加した電
圧との関係を示したものである。
第５図に示すように、基板材料等、細部の条件
が異なるため、応力によつて生じる反りの量は異
なるが、その傾向はボロンの場合と同様で、一価
のイオンのみを用いた場合には基板電圧に対し発
生する反り量は（＋）から（−）迄単純な変化を
示す。
が異なるため、応力によつて生じる反りの量は異
なるが、その傾向はボロンの場合と同様で、一価
のイオンのみを用いた場合には基板電圧に対し発
生する反り量は（＋）から（−）迄単純な変化を
示す。
発明の効果
以上、詳述したように本発明によれば、イオン
価が１の低イオン価粒子を用いて基板上に薄膜を
生成させることにより、生成膜に残留する応力を
任意にしかも容易に制御することが可能となり、
使用目的に合致した生成膜を提供することが可能
となる。また従来より残留応力の緩和法として用
いられていた薄膜生成中の加熱工程、又は２次熱
処理が不要となり、設備、工程の簡略化とコスト
ダウンが可能となる利点を有する。
価が１の低イオン価粒子を用いて基板上に薄膜を
生成させることにより、生成膜に残留する応力を
任意にしかも容易に制御することが可能となり、
使用目的に合致した生成膜を提供することが可能
となる。また従来より残留応力の緩和法として用
いられていた薄膜生成中の加熱工程、又は２次熱
処理が不要となり、設備、工程の簡略化とコスト
ダウンが可能となる利点を有する。
第１図はDCイオンプレーテイング装置の概略
構成図、第２図は本発明の方法により得られた生
成膜の残留応力特性図、第３図はボロンの熱電子
加速電圧Viと熱電子電流Iiとの関係を示す特性
図、第４図はシリコンの熱電子加速電圧と熱電子
電流との関係を示す特性図、第５図はシリコン膜
の反り量と蒸着時の基板印加電圧との関係を示す
特性図である。 １……ベルジヤー、２……基板、３……熱電子
加速電極、４……ボロンルツボ、５……電子ビー
ムガン、６……熱電子加速電源、７……イオン加
速電源（基板電圧電源）。
構成図、第２図は本発明の方法により得られた生
成膜の残留応力特性図、第３図はボロンの熱電子
加速電圧Viと熱電子電流Iiとの関係を示す特性
図、第４図はシリコンの熱電子加速電圧と熱電子
電流との関係を示す特性図、第５図はシリコン膜
の反り量と蒸着時の基板印加電圧との関係を示す
特性図である。 １……ベルジヤー、２……基板、３……熱電子
加速電極、４……ボロンルツボ、５……電子ビー
ムガン、６……熱電子加速電源、７……イオン加
速電源（基板電圧電源）。
Claims (1)
- １ 真空容器内に、薄膜を形成する材料を気化す
る手段と、気化した粒子をイオン化する手段と、
基板を保持する手段とを設け、物理的気相成長法
により、蒸発した粒子のイオン価を１価に保つと
共に基板に印加する電界強度を制御しながら基板
上に薄膜を生成させることを特徴とする薄膜生成
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57122310A JPS5913067A (ja) | 1982-07-13 | 1982-07-13 | 薄膜生成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57122310A JPS5913067A (ja) | 1982-07-13 | 1982-07-13 | 薄膜生成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5913067A JPS5913067A (ja) | 1984-01-23 |
| JPH0138871B2 true JPH0138871B2 (ja) | 1989-08-16 |
Family
ID=14832788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57122310A Granted JPS5913067A (ja) | 1982-07-13 | 1982-07-13 | 薄膜生成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5913067A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6167767A (ja) * | 1984-09-11 | 1986-04-07 | Canon Inc | 膜形成方法 |
| JPS6191354A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-09 | Canon Inc | 耐摩耗性多層膜付き母材 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5644149B2 (ja) * | 1974-03-04 | 1981-10-17 | ||
| JPS5322168A (en) * | 1976-08-12 | 1978-03-01 | Tsuneo Nishida | Apparatus and process for ionic plating of hottcathode discharge type |
-
1982
- 1982-07-13 JP JP57122310A patent/JPS5913067A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5913067A (ja) | 1984-01-23 |
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