JPH0517309B2 - - Google Patents

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JPH0517309B2
JPH0517309B2 JP60110935A JP11093585A JPH0517309B2 JP H0517309 B2 JPH0517309 B2 JP H0517309B2 JP 60110935 A JP60110935 A JP 60110935A JP 11093585 A JP11093585 A JP 11093585A JP H0517309 B2 JPH0517309 B2 JP H0517309B2
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JP
Japan
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ionization
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laser mirror
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JP60110935A
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Masahiro Hanai
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/22Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using physical deposition, e.g. vacuum deposition or sputtering

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  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ICB(イオナイズド クラスタビ
ーム)蒸着法を用いてレーザーミラー膜を形成す
る方法に関するものである。
〔従来の技術〕
第1図は、例えば特公昭54−9592号公報に示さ
れたICB蒸着装置を示す断面図であり、図におい
て、1は少なくとも1個の噴射ノズルを有する密
閉形のるつぼ、2は該るつぼ1の噴射ノズル、3
は上記るつぼ1内に納められた蒸着膜を形成する
材料、4は該材料3が加熱されて発生した蒸気、
5は該蒸気4が噴射される真空領域、6は蒸気4
が真空領域5内で形成するクラスタ、7は該クラ
スタ6がイオン化されたクラスタイオン、8は上
記クラスタ6をイオン化し、上記クラスタイオン
7にするためのイオン化用の電子を放出するイオ
ン化フイラメント、9は該イオン化フイラメント
8が放出する電子、10は基板、11は上記クラ
スタイオン7を加速するための加速電圧を供給す
る加速電源、12は蒸着膜、13は上記クラスタ
をイオン化するためのイオン化電流を発生するた
めの可変電源からなるイオン化電源である。
次に動作について説明する。
材料3を収容したるつぼ1を抵抗加熱または電
子ボンバード加熱(第1図に示したのは電子ボン
バード加熱法)によつて加熱し、材料3を蒸発さ
せる。該材料3が蒸発した蒸気4の蒸気圧が
10-2Torr以上となると、噴射ノズル2を通つて
10-5Torr以下の真空領域5に蒸気4が噴出する。
この時、噴射ノズル2を通過した蒸気は、るつぼ
1と真空領域5の圧力差により断熱膨張すること
によつて過冷却状態となり、100個〜1000個程度
の原子(または分子)が結合したクラスタ(塊状
原子集団)6を形成する。そして、このクラスタ
6がイオン化フイラメント8で挾まれた領域に到
達すると、該イオン化フイラメント8から引き出
された電子9と衝突し、クラスタ6を構成する原
子内の電子(分子中の原子内の電子)が弾き飛ば
されて、クラスタイオン7となる。この後、クラ
スタイオン7は加速電源11によつて加速され、
該クラスタイオン7はるつぼから噴射された時の
運動エネルギーとこの加速力によつて基板10に
衝突する。そして、この衝突により、クラスタイ
オン7の運動エネルギーの大部分は熱エネルギー
に変換されて基板10に与えられ、基板10表面
を加熱するとともに、クラスタイオン7は個々の
原子(分子)に分解して基板表面を移動して、所
謂マイグレーシヨン効果によつて基板表面に付着
し、蒸着膜が形成される。また、このようにして
基板表面に蒸着膜が形成される過程において、加
熱されたクラスタイオンの基板表面への射突によ
るスパツタクリーニング作用により基板表面が清
浄化し、この清浄化によつて、基板と生成される
蒸着膜との間に強い結合力が得られるようになつ
ている。
尚、この装置において、イオン化電源を可変電
源としているのは、同程度の電子照射を行つて
も、各物質(原子、分子)によつてイオン化のさ
れやすさが異なり、各物質毎にイオン化電源の電
圧値を変え、イオン化フイラメントから発生する
電子の量を変えるためである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、上記ICB蒸着装置を用いて基板上に
レーザ光を鏡面的に反射する膜、即ち、レーザー
ミラー膜を基板上に形成する場合、以下のような
問題点があつた。
即ち、従来のICB蒸着装置を用いた蒸着膜の形
成方法では、上述したように、基板に対して蒸着
(付着)すべき物質毎にイオン化電源の電圧値を
変えているものの、クラスタイオンを基板に衝突
させて成膜を行つている最中は、イオン化電源の
電圧値は一定にされ、クラスタイオンのイオン化
量は一定に保たれている。そして、このイオン化
量は、上述したスパツタクリーニング作用が顕著
に現れて、基板に対する膜の密着力が強くなるよ
うに、通常、イオン化フイラメントから発生する
電子の量を多くして、レーザーミラー膜の反射率
が最高の値を維持することができる最低レベルの
イオン化量よりも、少なくも2倍以上大きいイオ
ン化量に設定されている。
しかるに、このようなICB蒸着装置を用いて、
レーザ光を鏡面的に反射するレーザーミラー膜を
形成する場合、上記のように、クラスタイオンの
イオン化量をレーザーミラー膜の反射率が最高の
値を維持することができる最低レベルのイオン化
量よりも2倍以上大きいイオン化量にすると、こ
のクラスタのイオン化の最中に、イオン化フイラ
メントからの電子照射によつて真空領域内に残留
するガスもイオン化され、成膜過程の膜中の原子
(分子)がこのイオン化されたガスによつてスパ
ツタされてしまい、膜表面にシミ状の不均質面を
形成し、膜の反射率が低下してしまうという問題
点があつた。
尚、クラスタイオンのイオン化量の程度を小さ
くすれば、上記のような問題点は解決できるもの
のとも考えられるが、上記のようなスパツククリ
ーニング作用は、クラスタイオンのイオン化量を
上述した最低レベルのイオン化量よりも、少なく
とも2倍以上大きいイオン化量にしなければ顕著
に作用せず、特に、銅板等の表面酸化膜を有する
基板を用いる場合には、基板表面の清浄化を十分
に行わなければ、蒸着膜を基板表面に強固に密着
できず、このような大きいイオン化量が必要であ
つた。
この発明は上記のような問題点を解決するため
になされたものであり、基板との間に強い結合力
(付着力)を有し、しかもその表面にシミ状の不
均質面を有することがない反射率の高いレーザー
ミラー膜を得ることができるレーザーミラー膜の
形成方法を提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明にかかるレーザーミラー膜の形成方法
は、加速電圧を一定とし、クラスタイオンのイオ
ン化量を、最初はレーザーミラー膜の反射率が最
高の値を維持することができる最低レベルのイオ
ン化量よりも2倍以上大きくして、上記基板表面
に蒸着物質の原子または分子を10〜40原子(分
子)層程度付着し、この後、上記最低レベルのイ
オン化量に低下させるようにしたものである。
〔作用〕
この発明においては、成膜初期に、クラスタイ
オンのイオン化量を多くして蒸着物質の原子また
は分子を10〜40原子(分子)層程度付着すること
から、この間に、基板表面に対して強固に付着
し、且つ、該表面を完全に埋め尽くした凹凸の少
ない薄膜を形成でき、この後、イオン化流を少な
くすることにより、真空領域内の真空排気されな
いで残留していたガスのイオン化による蒸着膜の
スパツタ作用を抑制して、シミ状の不均質表面を
生成することなく、上記薄膜の膜厚をレーザー光
が基板表面に達しない程度の膜厚まで増大させる
ことができる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。
この実施例によるレーザーミラー膜の形成工程
に使用するICB蒸着装置は、上記第1図に示した
ICB蒸着装置と基本的に同様の構成からなり、可
変電源からなるイオン化電源13が、膜形成過程
において、最初の一定時間は大きく、後に小さく
なるように所定のタイミングで電圧値が切り換わ
る構成になつている。即ち、最初の一定時間は、
加速電源11によつて形成された一定の電場内に
放出されるクラスタイオンのイオン化電流が、レ
ーザーミラー膜の反射率が最高の値を維持するこ
とができる最低レベルのイオン化電流よりも、2
倍以上大きいイオン化電流となるように、イオン
化フイラメント8に対して高電圧を与え、蒸着物
質の原子または分子が10〜40原子(分子)層程度
付着した後は、クラスタイオンのイオン化電流が
上記最低レベルのイオン化電流程度に低下するよ
うに、イオン化フイラメント8に対して低電圧を
与えるよう構成されている。尚、上記イオン化電
流は、単位時間当たりにクラスタイオンが基板に
到着した際に持ち込むで電荷量であり、クラスタ
イオンのイオン化量(イオン化の程度)に相当
し、また、上記タイミングは実験によつて得られ
た一定加速電圧下におけるイオン化電流と成膜速
度の関係から、蒸着物質の原子または分子が10〜
40原子(分子)層程度付着する時間に予め設定さ
れている。
第2図は、蒸着物質としてAu、基板として銅
板を用い、加速電圧を5KVに設定して膜形成を
行つた時の、クラスタイオンのイオン化電流と蒸
着膜厚との関係を示した図であり、縦軸は加速電
圧及びイオン化電流、縦軸は蒸着膜厚を示し、横
軸の右端は蒸着終了時の膜厚を示している。尚、
図中実線は加速電圧、一点鎖線はイオン化電流を
示している。
次に動作について説明する。
加熱電源11及びイオン化電源13により、第
2図に示すように、最初の一定期間、加速電圧が
5KV、イオン化電流が1.0μA/cm2以上となるよう
に条件設定され、Au原子が基板上に蒸着される。
この間、クラスタイオンはイオン化電流が
1.0μA/cm2以上、即ち、レーザーミラー膜の反射
率が、最高の値(99.3%)を維持することができ
る最低レベルのイオン化電流(0.4μA/cm2)の2
倍であることから、5KVの加速電圧下において
大きな運動エネルギーを与えられ、基板10表面
に付着していた不純物(酸化物等)をスパツタし
て、該基板10表面を清浄化しつつ、Au原子が
20層程度付着して、基板表面に対して強固に結合
し、その表面に凹凸がない200Å程度の薄膜が形
成される。
次に、加速電圧はそのままでクラスタイオンの
イオン化電流が0.4μA/cm2程度、即ち、レーザー
ミラー膜の反射率が、最高の値を維持することが
できる最低レベルのイオン化量となるように、イ
オン化電源13の電圧が低下し、イオン化フイラ
メントからの電子の放出量が低下して、
10-6Torr程度の分圧をもつて蒸着装置内に存在
している酸素、窒素、二酸化炭素、水素等の残留
ガスのイオン化が抑制された状態で、クラスタイ
オンが上記薄膜表面に到達し、上記残留ガスによ
つて膜中原子がスパツタされることなく、膜表面
に更に平滑化しつつ、膜厚が増大するようにAu
原子が付着していく。そして、この成膜状態は、
基板に対してレーザー光を透過させない程度の膜
厚(ここでは3000Å程度)になるまで維持され、
成膜が終了する。尚、この付着の間、クラスタイ
オンのイオン化電流が小さくなつているため、上
記電場内におけるクラスタイオンの運動エネルギ
ーも小さくなり、クラスタイオンによつて成膜中
のAu原子をスパツタする割合が減り、実質的な
蒸着速度も増大する。
このような本実施例のレーザーミラー膜の形成
方法では、基板表面をAu原子にて、完全に埋め
つくす段階までは、基板表面のスパツタクリーニ
ング作用が顕著にあらわれる程度に、クラスタを
イオン化し、この後、クラスタを、真空領域内の
ガスがイオン化されない程度のイオン化条件にて
イオン化して成膜を行うため、基板に対する密着
力が強く、且つ、膜表面に凹凸がない、レーザー
光を鏡面的に反射することができるAu原子の蒸
着膜を形成することができる。
なお、上記実施例では、加速電圧は5KVに設
定したが、これに限定されるものではなく、
10KV以下の範囲内で適宜変更できるが、加速電
圧の大きさに応じて、基板に対してクラスタイオ
ンを到達させることができるクラスタイオンのイ
オン化電流が変わることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、レーザーミ
ラー膜の蒸着形成において、蒸着中の加速電圧は
一定とし、クラスタを、成膜初期は該クラスタイ
オンにより基板表面のスパツタクリーニング作用
が顕著に作用する程度にイオン化し、この後、上
記加速電圧下において、レーザーミラー膜の反射
率が最高の値を維持することができる最低レベル
のイオン化量にイオン化して成膜を行うようにし
たので、基板との間に強い結合力を持ち、かつシ
ミ状の不均質部分を持たない高反射率特性を持つ
レーザーミラー膜を作成することができる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来及び本発明の一実施例によるICB
蒸着装置を示す断面図、第2図は本発明の実施例
によるレーザーミラー膜の形成行程における加速
電圧とイオン化電流との関係を示す図である。 11……加速電源、12……蒸着膜、13……
イオン化電源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 るつぼ内に収容された蒸着物質の蒸気を、る
    つぼ内から該るつぼ内の蒸気圧に対して少なくと
    も1/100以下でかつ約1.0-2Torr以下の真空領域
    に噴射して、該蒸着物質の原子または分子が100
    〜1000個程度結合したクラスタを形成し、次い
    で、該クラスタに、可変電源に接続されたイオン
    化フイラメントから放出される電子を衝突させて
    クラスタイオンを発生させた後、該クラスタイオ
    ンを一定の電場内で加速して、レーザーミラー膜
    を形成すべき基板表面に衝突させて付着させるレ
    ーザーミラー膜の形成方法において、 上記クラスタイオンのイオン化量を、レーザー
    ミラー膜の反射率が最高の値を維持することがで
    きる最低レベルのイオン化量よりも少なくとも2
    倍以上大きいイオン化量に設定して、上記基板上
    に上記蒸着物質の原子または分子を10〜40原子
    (分子)層程度付着した後、上記クラスタイオン
    のイオン化量を上記レーザーミラー膜の反射率が
    最高の値を維持することができる最低レベルのイ
    オン化量に低下させることを特徴とするレーザー
    ミラー膜の形成方法。
JP60110935A 1985-05-23 1985-05-23 レーザーミラー膜の形成方法 Granted JPS61268016A (ja)

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