JPH0372070A

JPH0372070A - 化合物の高速蒸着法

Info

Publication number: JPH0372070A
Application number: JP20882689A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Fukui; 康福居; Tadaaki Miono; 忠昭三尾野; Toshiharu Kikko; 橘高　敏晴
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1989-08-11
Filing date: 1989-08-11
Publication date: 1991-03-27

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】（産業上の利用分野）本発明は、真空室内で蒸発物蒸気と反応ガスとを反応さ
せて化合物を基板に高速で蒸着させる方法に関する。

（従来技９Ｆｒ）従来、金属板、セラミック板などの基板への化合物の蒸
着は、イオンブレーティング法とスパッタリング法によ
り行なわれていた。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、これらの方法で大型装置を用いて工業的に広幅
金属板などのような大型基板に化合物を連続的に蒸着し
ようとすると、蒸着速度が遅いため、蒸着製品の生産性
が劣るという問題があった。

例えば、イオンブレーティング法で化合物（例えば、Ｔ
ｉＮ）を蒸着する場合、蒸発物に化合物（ＴｉＮ）を用
い、その蒸発物を蒸発、イオン化して蒸着する方法によ
ってもよいが、蒸発物に化合物の主成分（Ｔｉ）を用い
て、真空室内に化合させるガス（Ｎ２）を導入し、その
ガス（Ｎ２）と蒸発、イオン化させた主成分粒子（Ｔｉ
）とをバイアス電圧を印加した加熱基板上で反応させる
ことにより直接生成させる方法の方が安価で、安定的に
生産できる。

この方法で蒸着速度を速くするには、蒸発物の蒸発速度
と導入がス分圧を−大きくする必要があるが、導入がス
分圧を高くするに伴い、蒸着膜はポーラスになり、硬度
、密着性が低下する。このため、導入がスの分圧を高く
するにしても、限界が存在し、蒸着速度をある一定以上
に速くすることができない。例えば、Ｎ２１ｆス中でＴ
１を蒸発、イオン化してＴｉＮを基板に蒸着する場合、
硬度１ｈが２０００　Ｋｇｆ／＋同２以上で、密着性の
良いＴｉＮを蒸着するには１００　Ａ／ｓｅｅ以下の速
度で蒸着しなければならない。

一方、スパッタリング法で蒸着速度を速くするには、プ
ラズマ放電を強くして、ターゲットよりたたき出す原子
や分子を多くする必要があるが、放電を強くすると、タ
ーゲットの温度が者しく上昇してしまい、ターデッドの
水冷板よりの離脱、ターゲットの溶融、アーク放電の発
生などの問題が生じる。このため、前述のようなＴｉＮ
を蒸着する場合、蒸着速度は１００　Ａ／ｓｅｅが限界
であった。

本発明は、以上のような点に鑑み、イオンブレーティン
グ法やスパッタリング法より蒸着速度が速い化合物の蒸
着法を提供するものである。

（問題点を解決するための手段）本発明は、真空室内で蒸発物を蒸発、イオン化させると
同時に真空室内に反応ガスをプラズマ状態にして導入し
、ガス組成成分と蒸発物成分の化合物を基板に生成させ
るようにした。

ここで、真空室に導入するがスや蒸発物は、単−成分、
複数成分のものでもよい。また、蒸発物が複ＷＬＩ＆分
の場合、各成分の蒸発温度が異なり、同一蒸発源より同
時に蒸発させることができない場合は蒸発源を複数にす
る。さらに、基板は、大地電位であっても、バイアス電
圧を印加してもよ＋１１　。

緻密な蒸着膜を蒸着するには、蒸発物蒸気のイオン化率
を３０％以上にする。

（作用）真空室内にガスをプラズマ状態にして４人すると、反応
ガスの反応性が高まり、蒸発物のイオン化した蒸気と化
合し易くなる。このため、高速蒸着する場合、導入ガス
の反応し易くなっただけその分圧を高くする必要がなく
なり、蒸着膜のポーラス化やその硬度、密着性の低下を
防止できる。

（実施例）第１図に示すような蒸着装置を用いて、種々の化合物を
基板にｒｋ着した。第１図において、１は下部に真空ポ
ンプ２が接続された真空室で、この真空室１内にハース
３を配置して、そこに蒸発物４を入れ、その蒸発物４を
電子ビームがン５より照射した電子ビーム６で蒸発させ
るようになっている。そして、蒸発させた蒸気は、イオ
ン化電極７と蒸発物４とをアーク放電させて生じたプラ
ズマ８でイオン化させ、イオン化法式９となるようにな
っている。

ハース３の上方には、大地電位にした基板１０を配置し
、その基板１０を上方がらヒーター１１で加熱するよう
になっている。また、真空室１の側壁にはガスプラズマ
化装置１２を配置し、そこから反応がス１３を導入して
プラズマ化ガス１４にするようになっている。さらに、
真空室１の下方にはイオンビームを配置して、そこより
照射したイオンビーム１６が基板１０をクリーニングす
る上うｌこなっている。

実施例１第１図の蒸着装置でハース３内にＴｉを入れ、真空室１
をＩ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒまで排気した後、イオン源
１４より＾ｒイオンビームを基板１０に照射して表面を
クリーニングした。その後、ガスプラズマ化装置１２よ
り窒素ガスをプラズマ化して真空室１内に導入するとと
もに、電子ビームがン５によりＴｉを蒸発させて、その
蒸気をイオン化電極７によるアーク放電プラズマ８で８
０％イオン化し、基板１０に金色のＴｉＮを５μｍ蒸着
した。なお、基板１０には５ＵＳ４３０板を用い、それ
をヒーター１１で４００℃に加熱した。また、比較のた
めに窒素ガスをプラズマ化しないで真空室１に導入した
場合についても実施した。

第１表に導入窒素ガスをプラズマ化した場合としない場
合の窒素ガス分圧（Ｔｏｒｒ）と蒸着速度、蒸着膜の硬
度および密着性の関係を示す、なお、窒素がス分圧は、
プラズマ化すると、分圧測定の際誤差が生じるので、プ
ラズマ化を一時中断して測定した。＊た、蒸着膜の硬度
は、ビッカース硬度計（荷重５　ｇｆ）により測定し、
密着性は、アコースティックエミッシ１ンセンサー付き
スクラッチ試駐機で先端が２００μｍのダイヤモンドフ
ーンニより蒸着膜を引っかいて、蒸着膜がはがれるとき
の荷重（臨界荷重Ｎ）で測定した。

第１表に示すように、導入窒素ガス分圧が同一でも、窒
素ガスをプラズマ化した場合の力が蒸着速度が速く、蒸
着膜の硬度１ｈも大きい。しかし、密着性は、窒素ガス
のプラズマ化有無に関係なく両者とも良好で、差がない
。

第２図に９索ガス分圧をＩ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒにし
てＴｉＮを５μｍ蒸着した場合のＴｉ蒸気のイオン化率
と蒸着膜硬度との関係を示す。ＴｉＮバルクの硬度１１
ｖＩｔ　、２０００　Ｋｇｆ／Ｉ２以上であるが、イオ
ン化率を３０％以上にすると、蒸着膜の硬度１１ｖはそ
の硬度と同じになり、ポーラスでない膜が得られる。

実施例２実施例１において、真空室１に導入した窒素ガスの代わ
りに組成がＮ２：Ｃ２１１２＝　９　：　１　（モル比
）である混合ガスを用いてＴ１ＣＮ化合物を５μｍ蒸着
した。

第２表に尊大混合ガスをプラズマ化した場合としない場
合の混合ガス分圧（Ｔｏｒｒ）と蒸着速度、蒸着膜の密
着性の関係を示す。反応ガスとして、混合ガスを使用し
た場合も実施例１と同様の結果が得られる。

（発明の効果）以上のように、本発明法によれば、尊大反応ガス分圧を
高くしなくても蒸着速度を速くすることができ、しかも
、硬度、密着性の良好な化合物を蒸着できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明法により蒸着する場合の蒸着装置を示
すものである。ｆｊＩＪ２図は、Ｔｉ蒸気のイオン化率
と蒸着膜硬度Ｈｖとの関係を示すグラフである。　　１
・・・真空室、２・・・真空ポンプ、３・・・ハース、
４・・・蒸発物、５・・・電子ビームガン、６・・・電
子ビーム、７・・・イオン化電極、８・・・プラズマ、
９・・・イオン化蒸ス、１０・・・基板、１１・・・ヒ
ー！−１２・・・〃スプラズマ化装置、１３・・・プラ
ズマ化ガス、１４・・・反応ガス、１５・・・イオン源
、１６・・・イオンビーム、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）真空室内で蒸発物を蒸発、イオン化させると同時
に真空室に反応ガスをプラズマ状態にして導入し、基板
にガス組成成分と蒸発物成分の化合物を蒸着させること
を特徴とする化合物の高速蒸着法。
（２）蒸発物の蒸気を３０％以上イオン化させることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の化合物の高速
蒸着法。