JPH0310074A - 薄膜の形成方法 - Google Patents
薄膜の形成方法Info
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- JPH0310074A JPH0310074A JP14497189A JP14497189A JPH0310074A JP H0310074 A JPH0310074 A JP H0310074A JP 14497189 A JP14497189 A JP 14497189A JP 14497189 A JP14497189 A JP 14497189A JP H0310074 A JPH0310074 A JP H0310074A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明はイオンビームによる高機能薄膜の低温形成に関
するものである。
するものである。
（ロ）従来の技術
近年、イオンビームを用いた表面改質技術は注目を浴び
ており、従来困難であったセラミックスや合金等の低温
生成が該イオンビームを用いることによって可能になる
ためことが分がっな。
ており、従来困難であったセラミックスや合金等の低温
生成が該イオンビームを用いることによって可能になる
ためことが分がっな。
ところで従来より結晶性Ｃ軸配向のＡＩＨ膜の形成の場
合は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いていたため
、形成される被膜の温度が４００−１０００’Ｃと高く
成り、係る方法はこのＡＩＮ薄膜の形成に対してその利
用範囲に制限を受けるという問題点があった。
合は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いていたため
、形成される被膜の温度が４００−１０００’Ｃと高く
成り、係る方法はこのＡＩＮ薄膜の形成に対してその利
用範囲に制限を受けるという問題点があった。
（ハ）発明が解決しようとする課題
本発明が解決しようとする課題は、室温レベルの低温で
被膜の生成を効率よく行い、優れた特性を有する薄膜を
形成する方法を開発することである。
被膜の生成を効率よく行い、優れた特性を有する薄膜を
形成する方法を開発することである。
（ニ）課題を解決するための手段
スパッタ用イオンガンとアシスト用イオンガンとを有す
る高真空チャンバと、 前記高真空チャンバ内−側に前記スパッタ用イオンガン
に相対向して設置されるスパッタターゲットと、 前記高真空チャンバ内他側に前記アシスト用イオンガン
及びスパッタターゲットに相対向して設置される基板と
、より成り、 前記スパッタ用イオンガンより前記ターゲットに向かっ
て不活性イオンを照射し、該ターゲットの成分原子を前
記基板表面に照射すると同時に、前記アシスト用イオン
ガンより前記基板に向かって反応性イオンを照射し、 前記基板表面で前記ターゲットの成分原子と反応性イオ
ンとを反応させることにより、成分原子と反応性イオン
との化合物の薄膜を形成する。
る高真空チャンバと、 前記高真空チャンバ内−側に前記スパッタ用イオンガン
に相対向して設置されるスパッタターゲットと、 前記高真空チャンバ内他側に前記アシスト用イオンガン
及びスパッタターゲットに相対向して設置される基板と
、より成り、 前記スパッタ用イオンガンより前記ターゲットに向かっ
て不活性イオンを照射し、該ターゲットの成分原子を前
記基板表面に照射すると同時に、前記アシスト用イオン
ガンより前記基板に向かって反応性イオンを照射し、 前記基板表面で前記ターゲットの成分原子と反応性イオ
ンとを反応させることにより、成分原子と反応性イオン
との化合物の薄膜を形成する。
（不）実施例
以下本発明を図面の一実施例にそって詳細に説明する。
第１図に本発明で用いたデュアルイオンビームデポジシ
ョン法（以下ＤＩＤ法と略す）を実施する装置の構成を
示す。
ョン法（以下ＤＩＤ法と略す）を実施する装置の構成を
示す。
同図において、（１）は３ ｘ １０−’Ｔｏｒｒ程度
の高い真空状態に保持できる真空チャンバ、（２）は該
チャンバ（１）の内部−例に配置されてその表面に薄膜
が形成される基板、（３）は同じく前記チャンバ（１）
内部他側に配置されて前記薄膜の構成原子となるアルミ
ニウム（ＡＩ）のスパッタターゲット、（４）は前記チ
ャンバ（１）の周面−側に前記ターゲット（３）に対抗
して設けられ該ターゲット（３）にＩ ｋｅＶ程度に加
速されたアルゴン（Ａｒ）イオン（６）を照射してその
ターゲット（３）をスパッタするスパッタ用カウフマン
型イオンガン、（５）は前記チャンバ（１）の周面他側
に前記基板（２）に対向して設けられ該基板（２）に薄
膜を形成するため、１００ｅＶ程度の低エネルギーの窒
素（Ｎ、）イオン（７）を照射するアシスト用イオンガ
ンである。
の高い真空状態に保持できる真空チャンバ、（２）は該
チャンバ（１）の内部−例に配置されてその表面に薄膜
が形成される基板、（３）は同じく前記チャンバ（１）
内部他側に配置されて前記薄膜の構成原子となるアルミ
ニウム（ＡＩ）のスパッタターゲット、（４）は前記チ
ャンバ（１）の周面−側に前記ターゲット（３）に対抗
して設けられ該ターゲット（３）にＩ ｋｅＶ程度に加
速されたアルゴン（Ａｒ）イオン（６）を照射してその
ターゲット（３）をスパッタするスパッタ用カウフマン
型イオンガン、（５）は前記チャンバ（１）の周面他側
に前記基板（２）に対向して設けられ該基板（２）に薄
膜を形成するため、１００ｅＶ程度の低エネルギーの窒
素（Ｎ、）イオン（７）を照射するアシスト用イオンガ
ンである。
ここで前記アシスト用イオンガン（５）は、ここから照
射される窒素イオンの前記基板（２）に対する照射角度
を、該基板（２）を矢印Ａ又はＢの方向へ回転させるこ
とによって調節できるように構成されている。そして、
このように基板（２）を回転させることによって、該基
板（２）上に均一に薄膜を形成できる。
射される窒素イオンの前記基板（２）に対する照射角度
を、該基板（２）を矢印Ａ又はＢの方向へ回転させるこ
とによって調節できるように構成されている。そして、
このように基板（２）を回転させることによって、該基
板（２）上に均一に薄膜を形成できる。
上記の装置を用いて基板（２）の表面で、スパッタ用イ
オンガン（４）から照射されたアルゴンイオン（６）に
よりターゲット（３）から叩き出されたＡＩと、アシス
ト用イオンガン（５）から照射されたＮＩと、を反応さ
せ、ＡＩＮの膜形成を行う。
オンガン（４）から照射されたアルゴンイオン（６）に
よりターゲット（３）から叩き出されたＡＩと、アシス
ト用イオンガン（５）から照射されたＮＩと、を反応さ
せ、ＡＩＮの膜形成を行う。
表１にＡＩＨの膜形成に当って設定した上記装置の各部
の条件（成膜条件）を示す。
の条件（成膜条件）を示す。
尚、表１中の各イオンガンの電圧はこのガンに対する印
加電圧として（Ｖ）を用い、後述のイオンビームの加速
エネルギー（ｅＶ）と区別している。
加電圧として（Ｖ）を用い、後述のイオンビームの加速
エネルギー（ｅＶ）と区別している。
く表１〉
本ＤＩＤ法によるＡＩＨ膜の形成に関して、まず、ＡＩ
スパッタ時の窒素イオン照射効果を第２図のＥＳＣＡ（
ＥＩｅｃｔｒｏＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）分析結果に
より示す。Ａ１スパッタ条件は、Ａｒイオン電流４０ｍ
Ａ、スパッタ用イオンガン（４）によるＡｒイオンビー
ムの加速電圧７００ｅＶ、基板（２）の温度は室温、チ
ャンバ（１）内の窒素分圧は３Ｘ１０−’Ｔｏｒｒとし
た。
スパッタ時の窒素イオン照射効果を第２図のＥＳＣＡ（
ＥＩｅｃｔｒｏＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）分析結果に
より示す。Ａ１スパッタ条件は、Ａｒイオン電流４０ｍ
Ａ、スパッタ用イオンガン（４）によるＡｒイオンビー
ムの加速電圧７００ｅＶ、基板（２）の温度は室温、チ
ャンバ（１）内の窒素分圧は３Ｘ１０−’Ｔｏｒｒとし
た。
同第２図において（＋）は窒素イオンを加速エネルギー
１００ｅｖで照射した場合を示し、ＡＩ（２５）のピー
クが結合エネルギー１１８．４ｅＶから１２０ｅＶにシ
フトすると共に、Ｎ （Ｉｓ）のピークが大きい（＾ｌ
に比べてＩｎｔｅｎｓｉｔｙが高い）ことがら、＾ｌが
窒化していると考えられる。
１００ｅｖで照射した場合を示し、ＡＩ（２５）のピー
クが結合エネルギー１１８．４ｅＶから１２０ｅＶにシ
フトすると共に、Ｎ （Ｉｓ）のピークが大きい（＾ｌ
に比べてＩｎｔｅｎｓｉｔｙが高い）ことがら、＾ｌが
窒化していると考えられる。
（■１）は窒素雰囲気中で＾ｌをスパッタした場合を示
し、Ａ１のピークのシフトはほとんど見られず、Ｎ （
１５）のピークが（１）と比べて非常に小さいことから
、窒素とＡＩは殆ど化合していないと考えられる。
し、Ａ１のピークのシフトはほとんど見られず、Ｎ （
１５）のピークが（１）と比べて非常に小さいことから
、窒素とＡＩは殆ど化合していないと考えられる。
即ち、低温では＾ｌ原子は安定な窒素原子とは反応しな
いため、本発明では、活性な窒素をアシスト用イオンガ
ン（５）から照射してやることにより、 ＡＩと窒素と
の化合が行えたことになる。
いため、本発明では、活性な窒素をアシスト用イオンガ
ン（５）から照射してやることにより、 ＡＩと窒素と
の化合が行えたことになる。
次に、窒素イオン照射量とＡＩＮ膜質の相関について説
明する。
明する。
第３図に所定のスパッタイオン条件でシリコン［５ｉ（
１１１）］基板（２）上にＡＩＮ膜（膜厚７０００人）
を室温で成形したときの、窒素アシストイオン電流密度
と、膜中の＾ｌと窒素の組成比との関係を＾ＥＳによっ
て調べた結果を示す。
１１１）］基板（２）上にＡＩＮ膜（膜厚７０００人）
を室温で成形したときの、窒素アシストイオン電流密度
と、膜中の＾ｌと窒素の組成比との関係を＾ＥＳによっ
て調べた結果を示す。
同第３図において、窒素イオンの増加と共に、Ｎ／＾ｌ
比が増加し、ＡＩ−Ｎ結合が多くなるが、窒素イオン電
流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ”以上の場合には、Ｎ ／
Ａ ｌ比が約０．８５程度の一定値となることが分かる
。これは、このときのＡＩのスパッタ速度に対して、窒
素イオン照射によるＡＩ−Ｎの結合が飽和するためであ
ると考えられる。
比が増加し、ＡＩ−Ｎ結合が多くなるが、窒素イオン電
流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ”以上の場合には、Ｎ ／
Ａ ｌ比が約０．８５程度の一定値となることが分かる
。これは、このときのＡＩのスパッタ速度に対して、窒
素イオン照射によるＡＩ−Ｎの結合が飽和するためであ
ると考えられる。
さらに、上記ＡＩ−Ｎ膜の結晶性をＸ線回折によって調
べた結果を第４図に示す。この図を見ると、窒素イオン
量が少なくＮ／ＡＩ比が小さい場合に、ＡＩＮのピーク
が見られないことが分かる。
べた結果を第４図に示す。この図を見ると、窒素イオン
量が少なくＮ／ＡＩ比が小さい場合に、ＡＩＮのピーク
が見られないことが分かる。
一方、Ｎ／ＡＩ比が一定値になった場合には、窒素イオ
ン量がより多いもの（窒素イオン電流密度がＯ，１ｍＡ
／ｃｍ’以上）に対して、ＡＩＮ（００２）面のピーク
が大きく上昇し、Ｃ軸方向に強く配向している（結晶性
が良くなっている）ことが分かる。
ン量がより多いもの（窒素イオン電流密度がＯ，１ｍＡ
／ｃｍ’以上）に対して、ＡＩＮ（００２）面のピーク
が大きく上昇し、Ｃ軸方向に強く配向している（結晶性
が良くなっている）ことが分かる。
即ち、ＡＩＮ膜の結晶性向上にはその結合に十分なイオ
ン量が必要なだけではなく、これに加えて、ＡＩＮ結晶
の配向性に寄与する窒素イオンのエネルギー密度（電流
密度）が必要であることが明らかとなる。
ン量が必要なだけではなく、これに加えて、ＡＩＮ結晶
の配向性に寄与する窒素イオンのエネルギー密度（電流
密度）が必要であることが明らかとなる。
以上の結果により、ＡＩＮ膜の低温形成に関して窒素イ
オンを制御することによって、膜の組成のみならず、膜
の結晶性の制御も可能となる。
オンを制御することによって、膜の組成のみならず、膜
の結晶性の制御も可能となる。
第５図は、ＡＩＮの成膜速度と、スパッタ用イオンガン
（４）のイオン電流及びビーム電圧から求まるイオン電
流密度（電流密度の測定にはファラデカップを用いた）
と、の関係を示す図である。
（４）のイオン電流及びビーム電圧から求まるイオン電
流密度（電流密度の測定にはファラデカップを用いた）
と、の関係を示す図である。
同図において窒素アシストイオンは＾ｒスパッタ量に見
合う照射を行っており、各成膜速度に対してＡＩＮ膜の
Ｃ軸配向性が確認される。そして、成膜遠度はＡｒイオ
ン電流密度に比例して増加していることか明らかなため
、スパッタイオンビームにより結晶性ＡＩＮ膜の成膜速
度の制御が可能となる。
合う照射を行っており、各成膜速度に対してＡＩＮ膜の
Ｃ軸配向性が確認される。そして、成膜遠度はＡｒイオ
ン電流密度に比例して増加していることか明らかなため
、スパッタイオンビームにより結晶性ＡＩＮ膜の成膜速
度の制御が可能となる。
第６図は、基板（２）に対するＡＩＮ膜の結晶構造の依
存性を、Ｓｉ、ガラス、ＡＩ圧延板の各種基板（２）に
形成したＡＩＮ膜（膜厚３０００人）について、Ｘ線回
折により分析した結果を示す図である。この図では、各
基板ともＡＩＮの（００２）に回折ピークが見られ、即
ち、本方法によって形成されたＡＩＮ膜は基板の種類に
依存せず、Ｃ軸方向に配向していることが分かる。
存性を、Ｓｉ、ガラス、ＡＩ圧延板の各種基板（２）に
形成したＡＩＮ膜（膜厚３０００人）について、Ｘ線回
折により分析した結果を示す図である。この図では、各
基板ともＡＩＮの（００２）に回折ピークが見られ、即
ち、本方法によって形成されたＡＩＮ膜は基板の種類に
依存せず、Ｃ軸方向に配向していることが分かる。
尚、上記の方法を用いて、基板（２）の材料及びアシス
トイオンの種類を変えることにより、ＺｒＮ、 ＴｉＮ
、 ＢＮ、 ＣｒＮ、 ＳｉＮ等の窒化物や、Ｔｉｅ、
、ＡｌｚＯｍ、Ｓｉｎ、等の酸化物の薄膜を形成するこ
とも可能である。
トイオンの種類を変えることにより、ＺｒＮ、 ＴｉＮ
、 ＢＮ、 ＣｒＮ、 ＳｉＮ等の窒化物や、Ｔｉｅ、
、ＡｌｚＯｍ、Ｓｉｎ、等の酸化物の薄膜を形成するこ
とも可能である。
（へ）発明の効果
本発明によれば、高真空中における室温程度の低温で高
機能の薄膜の形成が容易になると共に、用いられる２つ
のイオンガンは独立して制御することができ、形成され
る膜の組成、及び結晶性を容易に制御できる効果がある
。
機能の薄膜の形成が容易になると共に、用いられる２つ
のイオンガンは独立して制御することができ、形成され
る膜の組成、及び結晶性を容易に制御できる効果がある
。
第１図はＤＩＤ法を実施する装置の構造を示す図、７ｓ
２図は窒素イオンの照射効果を示す図、第３図は＾ＩＮ
膜の組成比と窒素イオン電流密度との関係を示す図、第
４図は窒素イオン電流密度の変化によるＡＩＮ膜のＸ線
回折パターンを示す図、第５図は成膜速度とイオン電流
密度との関係を示す図、第６図は各種基板に形成したＡ
ＩＮ膜のＸ線回折パターンを示す図である。 （４）・ ・スパッタ用イオンガン、 （５）・・・アシスト用イオンガン、 （１）・・・チャンバ （３）・・・スパッタイオンターゲット、（２）・・・
基板、 （６）・・不活性イオン、 （７）・・・反応性イオン。 補合エネ＋Ｌキ゛−（ｅＶ） 第３図
２図は窒素イオンの照射効果を示す図、第３図は＾ＩＮ
膜の組成比と窒素イオン電流密度との関係を示す図、第
４図は窒素イオン電流密度の変化によるＡＩＮ膜のＸ線
回折パターンを示す図、第５図は成膜速度とイオン電流
密度との関係を示す図、第６図は各種基板に形成したＡ
ＩＮ膜のＸ線回折パターンを示す図である。 （４）・ ・スパッタ用イオンガン、 （５）・・・アシスト用イオンガン、 （１）・・・チャンバ （３）・・・スパッタイオンターゲット、（２）・・・
基板、 （６）・・不活性イオン、 （７）・・・反応性イオン。 補合エネ＋Ｌキ゛−（ｅＶ） 第３図
Claims (2)
- （１）スパッタ用イオンガンとアシスト用イオンガンと
を有する高真空チャンバと、 前記高真空チャンバ内一側に前記スパッタ用イオンガン
に相対向して設置されるスパッタターゲットと、 前記高真空チャンバ内他側に前記アシスト用イオンガン
及びスパッタターゲットに相対向して設置される基板と
、より成り、 前記スパッタ用イオンガンより前記ターゲットに向かっ
て不活性イオンを照射し、該ターゲットの成分原子を前
記基板表面に照射すると同時に、前記アシスト用イオン
ガンより前記基板に向かって反応性イオンを照射し、 前記基板表面で前記ターゲットの成分原子と反応性イオ
ンとを反応させることにより、成分原子と反応性イオン
との化合物の薄膜を形成することを特徴とする薄膜の形
成方法。 - （２）請求項第１項記載の薄膜の形成方法において、 前記ターゲットとしてアルミニウムを用い、一方の前記
アシスト用イオンガンから照射される反応性イオンとし
て窒素イオンを用いると共に、 該窒素イオンの電流密度の値を、前記アルミニウムと窒
素との反応による薄膜の組成比が一定値に飽和する窒素
イオン電流密度の値よりも、大きくすることを特徴とす
る窒化アルミニウム薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1144971A JP2744069B2 (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1144971A JP2744069B2 (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0310074A true JPH0310074A (ja) | 1991-01-17 |
| JP2744069B2 JP2744069B2 (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=15374457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1144971A Expired - Fee Related JP2744069B2 (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2744069B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002086622A3 (en) * | 2001-04-19 | 2003-09-12 | Du Pont | Ion-beam deposition process for manufacturing binary photomask blanks |
| WO2002086620A3 (en) * | 2001-04-19 | 2003-09-12 | Du Pont | Ion-beam deposition process for manufacturing attenuated phase shift photomask blanks |
| WO2002086621A3 (en) * | 2001-04-19 | 2003-09-12 | Du Pont | Ion-beam deposition process for manufacturing multilayered attenuated phase shift photomask blanks |
| JP2007516341A (ja) * | 2003-06-27 | 2007-06-21 | サン−ゴバン グラス フランス | 誘電体層をコートされた基板およびそれを製造するプロセスおよび装置 |
| CN106222623A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-14 | 北京埃德万斯离子束技术研究所股份有限公司 | 氮化物半导体薄膜及制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS60100661A (ja) * | 1983-11-07 | 1985-06-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スパツタ蒸着方法 |
-
1989
- 1989-06-06 JP JP1144971A patent/JP2744069B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2744069B2 (ja) | 1998-04-28 |
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