JPH04308083A - 薄膜の作成方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、材料（基板）表面に
、電子、表面保護、磁性などの機能性薄膜を均一に形成
するためのイオンビームスパッタ装置および薄膜の作成
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属、合成樹脂などの材料表面に
薄膜を形成する一方法としてイオンビームスパッタ法が
あり、電子、表面保護、磁性などの諸機能を有する薄膜
を形成する目的に利用されている。この方法では、イオ
ン源からある程度エネルギーを持ったイオンを発生させ
、このイオンビームを薄膜材料となるターゲットに照射
し、この照射によってターゲットで発生したスパッタ粒
子を薄膜を作成する対象材料である基板上に堆積させて
薄膜を作成している。ところで、図６に示すように、イ
オンビームの照射（図示しない）によってターゲット２
０で発生するスパッタ粒子２１は、ターゲット２０の表
面で散乱して放出されるが、その量は方向によって一定
ではなく、図７に示すように、放出量は、ターゲット２
０の法線２２に対する角度θに依存した方向性を有して
いる。そして、スパッタ粒子放出量は法線２２に沿った
方向で最大となり、角度θが増大するに連れて減少して
いる。したがって、このスパッタ粒子を受ける基板２３
では、基板表面の位置によって放出量が異なるスパッタ
粒子を受けており、その結果、スパッタ粒子の堆積量が
位置によって異なり、得られた薄膜の膜厚が不均一にな
るという問題点があった。

【０００３】このため従来、基板の位置を変えることに
よって上記問題を解決する手段が提案されている。具体
的には、図８に示すように、イオンビーム２５を受ける
ターゲット２６がターゲット台２７に取り付けられてお
り、前記ターゲット２６と対峙する位置に、基板台２９
上に設置した基板２８が配置されている。この基板台２
９の下面中央には縦軸の回転軸３０が設けられており、
図示しない駆動手段によって回転駆動される。この装置
では、イオンビーム２５の照射によってターゲット２６
から発生したスパッタ粒子３１が基板２８側に分散しな
がら放出される。これと同時に、回転軸３０の回転によ
って、基板台２９および基板２８が回転している。この
基板２８の回転によって、方向分布を有するスパッタ粒
子３１を基板２８上に均一に堆積させることができる。 また、他の方法としては、図９に示すように、ターゲッ
ト３１に照射するイオンビーム３２の進行方向を、偏向
器３３によって中途で変え、ターゲット３１における照
射位置を変えることによって、ターゲット３１から放出
されるスパッタ粒子３４を基板３５上に均一に堆積させ
る方法が提案されている（例えば、特開昭６１ー１２４
５６８号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、基板上で堆
積するスパッタ粒子の付着性を高める等の目的で、基板
を加熱する場合があり、基板の周辺にヒータなどの加熱
装置を配置している。この基板を、薄膜の均一化のため
に前記のように回転可能な構成とすると、ヒータと干渉
しない構造が必要となり、装置が複雑になるという問題
点がある。また、基板を回転させる構造では、薄膜の作
成中にＲＨＥＥＤ等の分析を実施することが困難であり
、また、作成条件の異なる２枚以上の膜を作成する際に
、同一基板台に２枚以上の基板を設置できないなどの制
約もある。一方、イオンビームを偏向器で曲げる従来の
装置では、イオンビームは偏向器内を通過するので、そ
のビーム径は小さいものでなければならず、従ってイオ
ンビームを発生させるイオン源の種別等が限定されてし
まう。また、偏向器を配置するスペースが必要になる他
に、照射位置を変えるために面積の大きなターゲットを
使用しなければならない問題点もある。したがって、上
記したいずれの装置でも、均一な膜厚を有する薄膜を作
成することは可能であるものの、他に生ずる支障が大き
いという問題点がある。

【０００５】本発明は上記事情を背景としてなされたも
のであり、薄膜を均一に作成できるとともに、前記各種
の問題点の解消を可能としたイオンビームスパッタ装置
および薄膜の作成方法を提供することを目的とするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本願発明のイオンビームスパッタ装置は、イオン源と
ターゲットと基板とが配置されたイオンビームスパッタ
装置において、前記ターゲットが移動可能に配置されて
おり、このターゲットを移動させる駆動手段が設置され
ていることを特徴とするものである。

【０００７】また、第２の発明の薄膜の作成方法は、イ
オン源で発生させたイオンをターゲットに照射して、タ
ーゲットから発生するスパッタ粒子を基板上に堆積させ
る薄膜の作成方法において、前記ターゲットを可動にす
るとともに、ターゲット照射面の法線と基板表面との交
点が所定の軌跡を描くように、ターゲット移動を制御す
ることを特徴とするものである。

【０００８】前記ターゲットの移動は、回転や縦横方向
などの移動によってなされ、また、これらを複合させる
ことも可能である。この移動を実現する上記駆動手段に
は、各種手段を用いることができるが、一般にはモータ
が適している。この駆動手段を制御する場合に、制御方
法は自動、手動などを問わないが、一般には、コンピュ
ータを用いたプログラム制御が能率、正確性の点で適し
ている。　　上記制御によってターゲット照射面の法線
と基板表面との交点が描く軌跡は、適宜選定可能であり
、例えば円や基板輪郭に沿った線分を選定できる。また
、基板表面を走査するように軌跡を定めることも可能で
ある。

【０００９】

【作用】すなわち、本願発明のイオンビームスパッタ装
置によれば、ターゲットの移動によって、基板に対する
ターゲットの相対位置、向きを変えることができ、スパ
ッタ粒子放出の方向性によって基板上の堆積が不均一に
なるのを防止して、基板上に均一な膜厚を有する薄膜を
形成することができる。また、本願の薄膜作成方法によ
れば、ターゲットの法線方向でスパッタ粒子の放出量が
最大となることから、堆積量の指針として最適な、法線
と基板との交点が制御の対象となる。この交点が基板上
で所定の軌跡を描くようにターゲットを移動制御するこ
とにより、スパッタ粒子が基板上に均一に付着するよう
に容易に調整でき、したがって基板上に、均一な膜厚を
有する薄膜を確実かつ容易に形成することができる。

【００１０】

【実施例】（実施例１）以下に、本発明の一実施例を、
図１〜図３に従って説明する。図示しないイオン源より
、例えば５〜２０ＫｅＶ、０．５〜５ｍＡのＡｒ、Ｘｅ
等の不活性原子よりなるイオンビーム１を発生させる。 このイオンビーム１をＣｕなどの金属やＡｌ２　Ｏ３　
などの酸化物からなるターゲット２に照射する。

【００１１】ターゲット２は円板形状からなり、平板形
のターゲット台３の下面に固定されている。上記ターゲ
ット台３は、水平面に対し傾斜して配置されており、こ
のターゲット台３の上面には、縦に配置した回転軸４が
ねじなど（図示しない）で固定されている。したがって
、上記ターゲット２の下面における法線５と回転軸４の
軸方向４ａとは角度αを有している。なお、ターゲット
台３と回転軸４との固定部は上記ねじによって調整可能
であり、ターゲット台３の傾斜角度を変えることによっ
て、上記角度αは可変とされている。

【００１２】上記回転軸４は、駆動手段であるステッピ
ングモータ６の作動軸に連結されて回転駆動されるもの
であり、上記ステッピングモータ６には、その回転速度
を制御するＣＰＵ７が接続されている。一方、上記ター
ゲット２の下方には、基板台９上に設置したガラスなど
の基板８が配置されており、上記基板台９の下方近傍に
は、基板８を加熱するヒータ１０が配置されている。次
に、上記装置の動作を説明すると、イオン源で発生させ
たイオンビーム１をターゲット２に照射して、ターゲッ
ト２で発生したスパッタ粒子を、ヒータ１０で加熱され
ている基板７に向けて放出し付着させる。

【００１３】なお、上記ターゲット２の照射面中央部の
法線５と、基板８上面との交点は、基板８の中央から偏
位した位置にある。したがって、図示した状態でスパッ
タを行なえば、基板８の左側に膜厚の厚い薄膜が作成さ
れ、右側に比較的膜厚の薄い薄膜が作成されることにな
る。しかし、この実施例では、ＣＰＵ７からの信号によ
ってステッピングモータ６を動作させてターゲット２を
回転させており、上記交点は、基板８上で円を描いて移
動する。したがって、基板８上でスパッタ粒子の堆積量
が偏るのを防止し、基板８上にスパッタ粒子を均一に堆
積させて、均一な膜厚を有する薄膜が作成される。

【００１４】なお、薄膜の均一性を評価するため、以下
の条件で薄膜を作成した。すなわち、８ＫｅＶ、１ｍＡ
で１ｃｍ径のビーム径を有するＡｒイオンビーム１を、
２０ｃｍ径で、α＝３０度で傾斜する銅製のターゲット
２に照射した。これに対し基板台９は、上記ターゲット
２より１５ｃｍ下方に位置し、この基板台９上にガラス
製基板８が設置されている。基板８はヒータ１０によっ
て６００℃に加熱されており、上記ターゲット２から発
生するスパッタ粒子が付着して堆積する。

【００１５】なお、ＣＰＵ７では、ターゲット２の回転
速度を連続的に変化させるように制御している。具体的
には、ターゲット２の基準位置２ａからの回転量をφで
示すと（図２）、その速度ｄφ／ｄｔを図３に示すよう
に変化させた。なお、図３中のＫは、回転量φが０の時
の回転速度を示すものである。上記によって基板８上に
育成された薄膜の膜厚を測定したところ、３．２％のば
らつきを有するに過ぎず、極めて膜厚均一性の良い薄膜
が得られた。

【００１６】なお、上記実施例では、回転軸とターゲッ
ト台との固定部は手動で調整可能としたが、適当な駆動
手段によってその角度をスパッタリング時に自動的に調
整可能とし、前記ステッピングモータ６と同時に制御す
ることにより、膜厚均一性の一層の向上を図ることも可
能である。

【００１７】（実施例２）次に、他の実施例を図４およ
び図５に基づいて説明する。なお、実施例２で実施例１
と同様の構成については、同一の符合を付して、その説
明を省略または簡略化する。円板形状のターゲット２は
同じく円板形状のターゲット台１１に固定されており、
このターゲット台１１には、横軸からなる回転軸１２が
固定されている。

【００１８】上記ターゲット台１１は、リング形状のタ
ーゲット押え台１３の内径側空所に間隙を有して配置さ
れており、前記回転軸１２はターゲット押え台１３の上
面に回転可能に取り付けられている。また、上記ターゲ
ット押え台１３の外周には、前記回転軸１２と直交する
水平方向に沿って、回転軸１４ａ、１４ｂが設けられて
おり、その回転軸１４ａの端部は、装置本体（図示しな
い）に設けた回転軸受け１５に回転可能に取り付けられ
ている。また、回転軸１４ｂは、同じく装置本体に設け
たベアリング１６に回転可能に取り付けられており、上
記回転軸１４ａ、１４ｂによってターゲット押え台１３
が支持されている。

【００１９】さらに、回転軸１２にはステッピングモー
タ１７、回転軸１４ｂにはステッピングモータ１８が連
結されており、それぞれ同一のＣＰＵ１９で個別に制御
されている。なお、ステッピングモータ１７はターゲッ
ト押え台１３に固定されており、ステッピングモータ１
８は装置本体に固定されている。

【００２０】上記装置によれば、ステッピングモータ１
７、１８を順次または同時に回転させることにより、タ
ーゲット２の法線５と基板８との交点は、図５に示すよ
うに基板８上で任意の軌道を描くように移動させること
ができる。したがって、制御方法により交点を基板上で
広範囲に移動させることもでき、より均一な膜厚を有す
る薄膜を能率良く作成することができる。

【００２１】なお、上記実施例では、方向の異なる２つ
の横軸でターゲットを回転させて上記交点を移動させた
が、ターゲットの回転と水平移動との組合せや、横回転
と縦回転の組合せなどによって交点を移動させることも
可能である。要は、ターゲットの可動性と駆動手段の選
定によってターゲットの移動態様は任意に選定すること
ができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明のイオン
ビームスパッタ装置によれば、イオン源とターゲットと
基板とが配置されたイオンビームスパッタ装置において
、前記ターゲットを移動可能に配置し、このターゲット
を移動させる駆動手段を設置したので、装置を複雑にす
ることなく、簡単な構成でスパッタ粒子放出量に方向性
を有するターゲットを基板に対し相対的に移動させるこ
とができ、スパッタ粒子堆積量の偏りを防止して均一な
膜厚を有する薄膜を形成することができる。なお、ター
ゲットには最小限の面積を有するものを使用すれば足り
、さらに余分なスペースを必要としない効果がある。 また、基板を定位置に置けるので、種々の制約を受けに
くい効果もある。

【００２３】さらに、本願発明の薄膜の作成方法によれ
ば、イオン源で発生させたイオンをターゲットに照射し
て、ターゲットから発生するスパッタ粒子を基板上に堆
積させる薄膜作成方法において、前記ターゲットを可動
にするとともに、ターゲット照射面の法線と基板表面と
の交点が所定の軌跡を描くように、ターゲット移動を制
御するので、上記効果が得られるとともに、均一な膜厚
を有する薄膜を簡易な制御方法によって作成することが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の概略正面図である。

【図２】同じく、ターゲットの拡大底面図である。

【図３】ターゲットの回転速度を示すグラフである。

【図４】他の実施例の一部を省略した底面図である。

【図５】同じく概略正面図である。

【図６】ターゲットにおけるスパッタ粒子の放出状態を
説明する概略図である。

【図７】同じくスパッタ粒子の方向分布グラフである。

【図８】基板を回転させる従来のスパッタ装置を示す概
略正面図である。

【図９】イオンビームを偏向させる従来のスパッタ装置
を示す概略正面図である。

【符号の説明】

１　　イオンビーム ２　　ターゲット ４　　回転軸 ５　　法線 ６　　ステッピングモータ ７　　ＣＰＵ ８　　基板 １２　　回転軸 １３　　ターゲット押え台 １４ａ　　回転軸 １４ｂ　　回転軸 １７　　ステッピングモータ １８　　ステッピングモータ １９　　ＣＰＵ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　イオン源とターゲットと基板とが配置
   されたイオンビームスパッタ装置において、前記ターゲ
   ットが移動可能に配置されており、このターゲットを移
   動させる駆動手段が設置されていることを特徴とするイ
   オンビームスパッタ装置
2. 【請求項２】　　イオン源で発生させたイオンをターゲ
   ットに照射して、ターゲットから発生するスパッタ粒子
   を基板上に堆積させる薄膜の作成方法において、前記タ
   ーゲットを可動にするとともに、ターゲット照射面の法
   線と基板表面との交点が所定の軌跡を描くように、ター
   ゲットの移動を制御することを特徴とする薄膜の作成方
   法