JPH062133A - 成膜方法 - Google Patents
成膜方法Info
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- JPH062133A JPH062133A JP18313592A JP18313592A JPH062133A JP H062133 A JPH062133 A JP H062133A JP 18313592 A JP18313592 A JP 18313592A JP 18313592 A JP18313592 A JP 18313592A JP H062133 A JPH062133 A JP H062133A
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- sputtering
- plasma
- gun
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Abstract
(57)【要約】
【構成】スパッタ成膜をしながら同時にイオンガン５に
より基板３にイオンビームを照射して成膜を行う際、ス
パッタカソードの近傍にコイル７等によりプラズマ１３
を発生させて、スパッタカソード近傍のグロー放電をア
シストする。 【効果】高真空においても直流スパッタが可能となり、
付着力に優れた膜を大面積に高速成膜できる。
より基板３にイオンビームを照射して成膜を行う際、ス
パッタカソードの近傍にコイル７等によりプラズマ１３
を発生させて、スパッタカソード近傍のグロー放電をア
シストする。 【効果】高真空においても直流スパッタが可能となり、
付着力に優れた膜を大面積に高速成膜できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板との密着性が良好
で、膜質も良好なる膜を大面積で成膜可能な成膜装置に
関するものである。
で、膜質も良好なる膜を大面積で成膜可能な成膜装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、蒸着あるいはスパッタによる成膜
中に、同時にイオンガンよりイオンビームを基板に照射
する成膜方法が注目されている。このような方法は例え
ば特開昭５９−６３７４、Mater, Sci. and Eng. A115
(1989)197 などにより知られている。この方法では成膜
の初期には、イオンビームにより膜と基板との界面に境
界混合層が形成されるため、膜と基板との付着力が向上
し、成膜中はイオンビームのスパッタ効果により、膜の
密着性の弱い部分を取り去るため、緻密で基板との密着
性の良い膜が得られる。
中に、同時にイオンガンよりイオンビームを基板に照射
する成膜方法が注目されている。このような方法は例え
ば特開昭５９−６３７４、Mater, Sci. and Eng. A115
(1989)197 などにより知られている。この方法では成膜
の初期には、イオンビームにより膜と基板との界面に境
界混合層が形成されるため、膜と基板との付着力が向上
し、成膜中はイオンビームのスパッタ効果により、膜の
密着性の弱い部分を取り去るため、緻密で基板との密着
性の良い膜が得られる。
【０００３】さらにまた、例えばＴｉＮのように、蒸着
またはスパッタ粒子とイオンビームが反応して化合物を
生じる場合には、イオンビームの反応性が高いため、良
好な膜質の膜が得られる。また、イオンビームを用いて
いるため、熱力学的に非平衡な反応も容易に行わせるこ
ともでき、他の方法では、良好な膜質のものを得るのが
困難な材料や従来なかった新材料を得ることもできる。
またはスパッタ粒子とイオンビームが反応して化合物を
生じる場合には、イオンビームの反応性が高いため、良
好な膜質の膜が得られる。また、イオンビームを用いて
いるため、熱力学的に非平衡な反応も容易に行わせるこ
ともでき、他の方法では、良好な膜質のものを得るのが
困難な材料や従来なかった新材料を得ることもできる。
【０００４】現在、このような方法は実用的には工具等
のハードコートや光学酸化膜の成膜に用いられている。
のハードコートや光学酸化膜の成膜に用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法は大面積化には不向きであるという問題を有し
ていた。すなわち、成膜は蒸着またはスパッタとイオン
注入という２種類の方法を併用しているため、成膜中の
圧力はどちらかの方法の操作圧力に限定される。イオン
ガンの操作圧力は、一般に１０-5Ｔｏｒｒ台から１０-4
Ｔｏｒｒ台の真空度の高いほうであり、１０-3Ｔｏｒｒ
台になると粒子の衝突により、イオンビームの効果は大
幅に減ぜられる。したがって、上記の圧力範囲内で可能
な成膜方法を考えると通常の蒸着法、イオンビームスパ
ッタ法、ＲＦスパッタ法等に限られる。
うな方法は大面積化には不向きであるという問題を有し
ていた。すなわち、成膜は蒸着またはスパッタとイオン
注入という２種類の方法を併用しているため、成膜中の
圧力はどちらかの方法の操作圧力に限定される。イオン
ガンの操作圧力は、一般に１０-5Ｔｏｒｒ台から１０-4
Ｔｏｒｒ台の真空度の高いほうであり、１０-3Ｔｏｒｒ
台になると粒子の衝突により、イオンビームの効果は大
幅に減ぜられる。したがって、上記の圧力範囲内で可能
な成膜方法を考えると通常の蒸着法、イオンビームスパ
ッタ法、ＲＦスパッタ法等に限られる。
【０００６】通常の蒸着法は、膜圧分布の均一性をとる
のが難しく、大面積化には不向きである。イオンビーム
スパッタ法は、一般に成膜速度が遅く、工業的に実施で
きるほどに成膜速度を上げるためには大電流で大型のイ
オンガンが必要であるが、このようなイオンガンを製作
することは多額の費用を要する。ＲＦスパッタ法は大面
積化するためには大面積のスパッタカソードに大きなＲ
Ｆパワーを投入しなければならず、それには大型のＲＦ
電源が必要であるが、現在このようなＲＦ電源を製作す
ることは多額の費用を要する。
のが難しく、大面積化には不向きである。イオンビーム
スパッタ法は、一般に成膜速度が遅く、工業的に実施で
きるほどに成膜速度を上げるためには大電流で大型のイ
オンガンが必要であるが、このようなイオンガンを製作
することは多額の費用を要する。ＲＦスパッタ法は大面
積化するためには大面積のスパッタカソードに大きなＲ
Ｆパワーを投入しなければならず、それには大型のＲＦ
電源が必要であるが、現在このようなＲＦ電源を製作す
ることは多額の費用を要する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決すべくなされたものであり、基板との密着性が良好
で膜質も良好な膜を大面積で成膜可能な成膜装置を与え
るものである。本発明は、大面積化が容易で成膜速度も
速い直流（ＤＣ）スパッタを採用する。そして、ＤＣス
パッタを行う際の真空度を、通常の１０-3Ｔｏｒｒ台か
ら、５×１０-5Ｔｏｒｒ〜１×１０-3Ｔｏｒｒの範囲へ
高真空化し、イオンガンと併用して成膜する装置を与え
るものである。通常、このような高真空ではＤＣスパッ
タを安定して行うことは困難であるが、ターゲット近傍
のコイルにＲＦパワーを投入して、プラズマの発生をア
シストしたり、または、プラズマガンによりターゲット
近傍に直接プラズマを投入することにより、これを可能
とするものである。
解決すべくなされたものであり、基板との密着性が良好
で膜質も良好な膜を大面積で成膜可能な成膜装置を与え
るものである。本発明は、大面積化が容易で成膜速度も
速い直流（ＤＣ）スパッタを採用する。そして、ＤＣス
パッタを行う際の真空度を、通常の１０-3Ｔｏｒｒ台か
ら、５×１０-5Ｔｏｒｒ〜１×１０-3Ｔｏｒｒの範囲へ
高真空化し、イオンガンと併用して成膜する装置を与え
るものである。通常、このような高真空ではＤＣスパッ
タを安定して行うことは困難であるが、ターゲット近傍
のコイルにＲＦパワーを投入して、プラズマの発生をア
シストしたり、または、プラズマガンによりターゲット
近傍に直接プラズマを投入することにより、これを可能
とするものである。
【０００８】即ち、本発明は 真空容器の中にスパッタ
カソードとイオンガンを備え、スパッタ成膜をしなが
ら、同時にイオンガンより基板に向けイオンビームを照
射して成膜を行う方法において、スパッタカソードの近
傍に、コイルまたはプラズマガンによってプラズマを発
生させることにより、安定して直流スパッタを行うこと
を特徴とする成膜方法を提供するものである。
カソードとイオンガンを備え、スパッタ成膜をしなが
ら、同時にイオンガンより基板に向けイオンビームを照
射して成膜を行う方法において、スパッタカソードの近
傍に、コイルまたはプラズマガンによってプラズマを発
生させることにより、安定して直流スパッタを行うこと
を特徴とする成膜方法を提供するものである。
【０００９】図１、図２は本発明を実施する装置の例の
概念図を示す。図１では１は真空チャンバー、２は基板
ホルダー、３は基板、４はシャッター、５はイオンガ
ン、６はイオンガンのガス導入パイプ、７はコイル、８
はマッチングボックス、９はＲＦ電源、１０はＤＣ電
源、１１は排気ポンプ、１２はスパッタカソード、１３
はプラズマ、１４はガス導入パイプである。
概念図を示す。図１では１は真空チャンバー、２は基板
ホルダー、３は基板、４はシャッター、５はイオンガ
ン、６はイオンガンのガス導入パイプ、７はコイル、８
はマッチングボックス、９はＲＦ電源、１０はＤＣ電
源、１１は排気ポンプ、１２はスパッタカソード、１３
はプラズマ、１４はガス導入パイプである。
【００１０】コイル７は、ターゲットのエロージョン領
域に配置するとコイル自体がスパッタされてしまうの
で、ターゲットの周囲に沿って形成するのが好ましい。
コイルからのＲＦ波の漏れによるイオンガン等、他の装
置の誤動作の誘起等の悪影響を防ぐため、コイルとター
ゲットの間の距離は５ｃｍ以内にするのが好ましい。更
に、悪影響の防止を完全なものとするためには、コイル
の側面と上面にアースされたカバーを設置するとよい。
域に配置するとコイル自体がスパッタされてしまうの
で、ターゲットの周囲に沿って形成するのが好ましい。
コイルからのＲＦ波の漏れによるイオンガン等、他の装
置の誤動作の誘起等の悪影響を防ぐため、コイルとター
ゲットの間の距離は５ｃｍ以内にするのが好ましい。更
に、悪影響の防止を完全なものとするためには、コイル
の側面と上面にアースされたカバーを設置するとよい。
【００１１】図２では１は真空チャンバー、２は基板ホ
ルダー、３は基板、４はシャッター、５はイオンガン、
６はイオンガンのガス導入パイプ、１５はプラズガン、
１６はプラズマガンのガス導入パイプ、１２はスパッタ
カソード、１０はＤＣ電源、１１は排気ポンプ、１７は
プラズマガンにより発生させたプラズマ、１４はガス導
入パイプである。
ルダー、３は基板、４はシャッター、５はイオンガン、
６はイオンガンのガス導入パイプ、１５はプラズガン、
１６はプラズマガンのガス導入パイプ、１２はスパッタ
カソード、１０はＤＣ電源、１１は排気ポンプ、１７は
プラズマガンにより発生させたプラズマ、１４はガス導
入パイプである。
【００１２】プラズマガンとしては、特に限定されない
が、アーク放電プラズマを形成できるものであればよ
く、ＨＣＤ（ホロカソード）型プラズマガン、複合陰極
型プラズマガン、圧力勾配型のプラズマガン等が使用で
きる。チャンバー内には発生させたプラズマを受けるア
ノード１８が必要であり、このアノードは冷却されなけ
ればならない。また、ターゲット付近に均一なプラズマ
を形成するためにプラズマガンからのプラズマを磁場に
よりシート状に変形し、そのシートプラズマをターゲッ
トと平行になるようにするのが好ましい。
が、アーク放電プラズマを形成できるものであればよ
く、ＨＣＤ（ホロカソード）型プラズマガン、複合陰極
型プラズマガン、圧力勾配型のプラズマガン等が使用で
きる。チャンバー内には発生させたプラズマを受けるア
ノード１８が必要であり、このアノードは冷却されなけ
ればならない。また、ターゲット付近に均一なプラズマ
を形成するためにプラズマガンからのプラズマを磁場に
よりシート状に変形し、そのシートプラズマをターゲッ
トと平行になるようにするのが好ましい。
【００１３】
【作用】本発明において、コイルに投入されたパワーま
たはプラズマガンによって発生したプラズマは、直流電
源が印加されるスパッタカソード表面近傍におけるグロ
ー放電の発現をアシストし、５×１０-5Ｔｏｒｒ〜１×
１０-3Ｔｏｒｒの真空度で安定したＤＣスパッタを可能
にする。
たはプラズマガンによって発生したプラズマは、直流電
源が印加されるスパッタカソード表面近傍におけるグロ
ー放電の発現をアシストし、５×１０-5Ｔｏｒｒ〜１×
１０-3Ｔｏｒｒの真空度で安定したＤＣスパッタを可能
にする。
【００１４】
［実施例１］図１のような装置において実験を行った。
基板中心とカソードの距離は２０ｃｍであった。カソー
ド（Ｔｉ）の大きさは１０ｃｍ×３０ｃｍであり、径３
／８インチのステンレスパイプを１２ｃｍ×３２ｃｍの
長方形に２重にコイル状にしたものを、カソード上、高
さ２ｃｍのところに設置した。大きさ１０ｃｍ×１５ｃ
ｍ×２ｍｍのソーダライムガラスを基板ホルダーに設置
し、排気ポンプによりチャンバー内を２×１０-6Ｔｏｒ
ｒまで排気した。
基板中心とカソードの距離は２０ｃｍであった。カソー
ド（Ｔｉ）の大きさは１０ｃｍ×３０ｃｍであり、径３
／８インチのステンレスパイプを１２ｃｍ×３２ｃｍの
長方形に２重にコイル状にしたものを、カソード上、高
さ２ｃｍのところに設置した。大きさ１０ｃｍ×１５ｃ
ｍ×２ｍｍのソーダライムガラスを基板ホルダーに設置
し、排気ポンプによりチャンバー内を２×１０-6Ｔｏｒ
ｒまで排気した。
【００１５】次にガス導入パイプよりアルゴンガスを導
入し、チャンバー内を３．０×１０-4Ｔｏｒｒにした。
ＲＦ電源により１５０Ｗの電力の高周波をコイルに投入
すると同時に、ＤＣ電源により１ｋＷの電力をカソード
に投入し、ＤＣスパッタを行った。このとき、ＤＣ電圧
は−４２０Ｖ、電流２．４Ａ、ＲＦ入射波のパワー１５
０Ｗ、反射波１Ｗであった。
入し、チャンバー内を３．０×１０-4Ｔｏｒｒにした。
ＲＦ電源により１５０Ｗの電力の高周波をコイルに投入
すると同時に、ＤＣ電源により１ｋＷの電力をカソード
に投入し、ＤＣスパッタを行った。このとき、ＤＣ電圧
は−４２０Ｖ、電流２．４Ａ、ＲＦ入射波のパワー１５
０Ｗ、反射波１Ｗであった。
【００１６】次にイオンガンのガス導入パイプに窒素ガ
スを導入し、イオンガンにより窒素イオンビームをビー
ム加速電圧５ｋＶ、ビーム電流０．３８ｍＡ／ｃｍ2 の
条件で照射した。このとき、チャンバー内の圧力は３．
２×１０-4Ｔｏｒｒであった。シャッターを開け、基板
上にＴｉＮx 膜を成膜した。基板中心における成膜速度
は２６ｎｍ／分であった。
スを導入し、イオンガンにより窒素イオンビームをビー
ム加速電圧５ｋＶ、ビーム電流０．３８ｍＡ／ｃｍ2 の
条件で照射した。このとき、チャンバー内の圧力は３．
２×１０-4Ｔｏｒｒであった。シャッターを開け、基板
上にＴｉＮx 膜を成膜した。基板中心における成膜速度
は２６ｎｍ／分であった。
【００１７】［実施例２］図２のような装置において実
験を行った。基板中心とカソードの距離は２０ｃｍであ
った。カソード（Ｔｉ）の大きさは１０ｃｍ×３０ｃｍ
であった。大きさ１０ｃｍ×１５ｃｍ×２ｍｍのソーダ
ライムガラスを基板ホルダーに設置し、排気ポンプによ
りチャンバー内を２×１０-6Ｔｏｒｒまで排気した。
験を行った。基板中心とカソードの距離は２０ｃｍであ
った。カソード（Ｔｉ）の大きさは１０ｃｍ×３０ｃｍ
であった。大きさ１０ｃｍ×１５ｃｍ×２ｍｍのソーダ
ライムガラスを基板ホルダーに設置し、排気ポンプによ
りチャンバー内を２×１０-6Ｔｏｒｒまで排気した。
【００１８】次にプラズマガンのガス導入パイプからア
ルゴンガスを導入し、プラズマガンによりアルゴンプラ
ズマをカソード上約５ｃｍのところに導入した。このと
きチャンバー内の圧力は２．０×１０-4Ｔｏｒｒであっ
た。カソード電力１ｋＷのＤＣ電圧を印加し、ＤＣスパ
ッタを行った。このとき、ＤＣ電圧は−４００Ｖ、電流
２．５Ａであった。
ルゴンガスを導入し、プラズマガンによりアルゴンプラ
ズマをカソード上約５ｃｍのところに導入した。このと
きチャンバー内の圧力は２．０×１０-4Ｔｏｒｒであっ
た。カソード電力１ｋＷのＤＣ電圧を印加し、ＤＣスパ
ッタを行った。このとき、ＤＣ電圧は−４００Ｖ、電流
２．５Ａであった。
【００１９】次にイオンガンのガス導入パイプに窒素ガ
スを導入し、イオンガンより窒素イオンビームを照射し
た。このときのビーム加速電圧５ｋＶ、ビーム電流０．
３８ｍＡ／ｃｍ2 であった。このときチャンバー内の圧
力は２．２×１０-4Ｔｏｒｒであった。シャッターを開
け、基板上にＴｉＮx 膜を成膜した。基板中心での成膜
速度は２６ｎｍ／分であった。
スを導入し、イオンガンより窒素イオンビームを照射し
た。このときのビーム加速電圧５ｋＶ、ビーム電流０．
３８ｍＡ／ｃｍ2 であった。このときチャンバー内の圧
力は２．２×１０-4Ｔｏｒｒであった。シャッターを開
け、基板上にＴｉＮx 膜を成膜した。基板中心での成膜
速度は２６ｎｍ／分であった。
【００２０】
【発明の効果】本発明による装置によれば、基板との付
着力に優れ、膜質の良好な膜を形成でき、また、ＤＣス
パッタが可能となるので、大面積に均一の膜厚分布で、
高速に、また比較的安価な費用で得ることができる。
着力に優れ、膜質の良好な膜を形成でき、また、ＤＣス
パッタが可能となるので、大面積に均一の膜厚分布で、
高速に、また比較的安価な費用で得ることができる。
【図１】本発明を実施する装置の例の概念図。
【図２】本発明を実施する装置の例の概念図。
１：真空チャンバー ２：基板ホルダー ３：基板 ４：シャッター ５：イオンガン ６：イオンガンのガス導入パイプ ７：コイル ８：マッチングボックス ９：ＲＦ電源 １０：ＤＣ電源 １１：排気ポンプ １２：スパッタカソード １３：プラズマ １４：ガス導入パイプ １５：プラズマガン １６：プラズマガンのガス導入パイプ １７：プラズマガンによるプラズマ １８：アノード
Claims (2)
- 【請求項１】真空容器の中にスパッタカソードとイオン
ガンを備え、スパッタ成膜をしながら、同時にイオンガ
ンより基板に向けイオンビームを照射して成膜を行う方
法において、スパッタカソードの近傍に、コイルまたは
プラズマガンによってプラズマを発生させることによ
り、安定して直流スパッタを行うことを特徴とする成膜
方法。 - 【請求項２】成膜時の真空容器内の圧力が５×１０-5Ｔ
ｏｒｒ以上１×１０-3Ｔｏｒｒ以下であることを特徴と
する請求項１の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18313592A JPH062133A (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | 成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18313592A JPH062133A (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | 成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH062133A true JPH062133A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=16130416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18313592A Withdrawn JPH062133A (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | 成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062133A (ja) |
-
1992
- 1992-06-17 JP JP18313592A patent/JPH062133A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990831 |